У производњи силицијумске плочице, највише пажње је усмерено на предњу страну кристала - плочице, епитаксијални слој, отпорност, густину дефеката и чистоћу површине.
Међутим, задња страна обланде је подједнако важна.
За епитаксијалне плочице, јако допиране плочице, плочице које се користе у уређајима за напајање и високо{0}}поуздане ЦМОС подлоге, инжењеринг са задње стране директно утиче на стабилност процеса при високим{1}}има, квалитет епитаксијалног слоја, контролу контаминације метала и поузданост уређаја.
Међу овим техникама задњег инжењеринга, слој задњег заптивача је једна од најкритичнијих.
Шта је задњи заптивни слој од силиконске плочице?
Задњи заптивни слој силиконске плочице се обично назива:
- Бацк Сеал Лаиер
- Бацксиде Сеал
- Поли задњи заптивач (ПБС)
- Заптивка од оксида/нитрида са задње стране
То је функционални танак филм формиран на задњој страни плочице, који се користи за изолацију, блокирање, добијање или стабилизацију нечистоћа и стреса на задњој страни плочице.
Једноставно речено:
Предња страна плочице је место где се производи производи, док задњи заптивни слој на задњој страни делује као „заштитна баријера“ и „тампон слој“.
Иако задњи заптивни слој није директно укључен у обликовање предњих{0}}бочних уређаја, он значајно утиче на понашање плочице током процеса на високим-температурама као што су епитаксијални раст, оксидација, дифузија, жарење и таложење танког-филма.
Стога, иако се налази на задњој страни, задњи заптивни слој је критична структура која се не може превидети у висококвалитетним силиконским плочицама{0}.
Зашто је силицијумским плочицама потребан задњи заптивни слој?
Основна вредност задњег заптивног слоја може се сажети у четири аспекта: блокирање, добијање, стабилизација и контрола облика.
1. Сузбијање ослобађања нечистоћа са задње стране
Силицијумске плочице, посебно оне које су јако допиране, могу да ослобађају додатке или металне нечистоће са полеђине током епитаксијалног раста на високим{0}}има или термичке обраде.
Уобичајени ризици укључују:
- бор (Б)
- фосфор (П)
- арсен (ас)
- антимон (Сб)
- Загађивачи метала као што су гвожђе (Фе), бакар (Цу) и никл (Ни)
Ако такве нечистоће уђу у комору реактора или мигрирају у предњи{0}}регион уређаја, могу да утичу на отпор епитаксијалног слоја, животни век мањинских носача, струју цурења и укупну поузданост уређаја.
Задњи заптивни слој делује као баријера, смањујући утицај извора контаминације са задње стране на предњу{0}}област уређаја.
2. Спречавање аутодопинга током епитаксијалног раста
Задњи заптивни слој је посебно важан у производњи епитаксијалне плочице.
За јако допиране подлоге као што су:
- П/П+ епитаксијалне плочице
- Н/Н+ епитаксијалне плочице
- Епитаксијалне плочице за напајање уређаја
Током епитаксијалног раста{0}}при високим температурама, елементи допанта са задње стране супстрата могу да испаре у гасну фазу и да се поново-уграде у растући епитаксијални слој, узрокујући померање отпорности.
Овај феномен је опште познат као аутодопинг.
Задњи заптивни слој помаже у смањењу ослобађања допантних елемената са задње стране, ублажавајући ризик од аутодопинга и побољшавајући стабилност и униформност отпорности епитаксијалног слоја.
3. Пружање могућности добијања
Неки слојеви задњег заптивача - посебно Поли-Си Бацк Сеал - показују снажну способност добијања.
Слој полисилицијума садржи велики број граница зрна, дефеката и интерфејса, који могу да адсорбују или заробе металне нечистоће, ефикасно повлачећи штетне нечистоће ка задњој страни плочице и смањујући њихову дифузију у предњи-регион уређаја.
Овај процес се обично назива Геттеринг.
За ЦМОС, уређаје за напајање, аналогне уређаје и{0}}уређаје високе поузданости, могућност добијања игра важну улогу у приносу и дуготрајној{1}}поузданости.
4. Побољшање контроле стреса и кривљења
Силицијумске плочице су склоне термичком напрезању током процеса на високим{0}}температурама, што може да изазове савијање, искривљење или чак клизање конопа.
Добро{0}}дизајниран задњи заптивни слој може помоћи у балансирању напрезања између предње и задње стране плочице, смањујући следеће ризике:
- Лук: савијање облата
- Деформација: савијање плочице
- Клизање: линије клизања
- Дефекти топлотног стреса
Међутим, важно је напоменути да дебљи није увек бољи за задњи заптивни слој.
Ако напрезање филма није правилно контролисано, то може заправо повећати савијање плочице или довести до пуцања филма или деламинације. Због тога дизајн задњег заптивног слоја мора да узме у обзир величину плочице, дебљину, систем материјала, термичку историју и-специфичне услове процеса за купца.
Уобичајени материјали за слојеве задњег заптивача силиконске плочице
Различити материјали задњег заптивног слоја нуде различита својства баријере, могућности добијања, нивое напрезања и компатибилност процеса. Уобичајени материјали укључују полисилицијум, силицијум диоксид, силицијум нитрид и силицијум оксинитрид.
1. Полисилицијумски задњи заптивни слој
Полисиликонски задњи заптивни слој је један од најтипичнијих типова, често скраћено као ПБС (Поли Бацк Сеал).
Његова основна вредност:
Обезбеђује и функцију баријере и функције преузимања.
Границе зрна и дефектне структуре унутар слоја полисилицијума могу да заробе металне нечистоће, што га чини широко примењеним у епитаксијалним подлогама, јако допираним плочицама и плочицама за уређаје високе{0}}поузданости.
2. Задњи заптивни слој од силицијум диоксида
СиО₂ задњи заптивни слојеви првенствено обезбеђују изолацију и функцију баријере.
Нуде добру изолацију, компатибилност процеса и релативно ниско напрезање филма, што их чини погодним за апликације са високим захтевима за стабилност и компатибилност филма.
Међутим, у поређењу са полисилицијумским задњим заптивним слојевима, способност добијања СиО₂ је генерално слабија.
3. Задњи заптивни слој од силицијум нитрида
Си₃Н₄ филмови су густи и нуде јаке баријере, посебно ефикасни против влаге, јона натријума и одређене дифузије нечистоћа.
Међутим, филмови од силицијум нитрида обично показују велики стрес. Лоша контрола напрезања може довести до савијања плочице, пуцања филма или нестабилности у наредним процесима.
4. Задњи заптивни слој од силицијум оксинитрида
СиОН се налази између СиО₂ и Си₃Н₄, а његова својства могу да се подесе подешавањем односа кисеоника-према-азоту.
Комбинује добре перформансе баријере са релативно контролисаним напрезањем, нудећи флексибилнији избор материјала задњег заптивног слоја.
|
Материјал задњег заптивача |
Главне карактеристике |
Типичне предности |
Забринутост за адресирање |
|
Полисилицијум (Поли-Си) |
Богат границама зрна и дефектима |
Стронг геттеринг; погодно за{0}}вафере високе поузданости |
Захтева строги квалитет филма и контролу честица |
|
Силицијум диоксид (СиО₂) |
Добра изолација, релативно низак стрес |
Добра компатибилност процеса; погодан као изолациони слој |
Ограничена могућност добијања |
|
Силицијум нитрид (Си₃Н₄) |
Густи филм са јаким баријерним својствима |
Ефикасна баријера за влагу, натријумове јоне итд. |
Висок стрес; ризик од савијања треба контролисати |
|
Силицијум оксинитрид (СиОН) |
Особине између СиО₂ и Си₃Н₄ |
Подесиви напон, индекс преламања и перформансе баријере |
Захтева прецизну контролу прозора процеса |
Неправилан дизајн задњег заптивног слоја може довести до нових проблема са честицама, напрезањем или савијањем. Стога, и материјал и процесни параметри морају бити пажљиво усклађени са клијентовим низводним процесима.
На којим врстама силицијумских плочица се углавном користи задњи заптивни слој?
1. Епитаксијалне плочице
Епитаксијалне плочице су једна од најважнијих области примене задњег заптивног слоја.
Посебно за епитаксијалне плочице са јако допираним супстратом, ослобађање допанта и аутодопирање су уобичајени проблеми током епитаксијалног раста на високим{0}}има. Задњи заптивни слој ефикасно смањује ризик од миграције допанта са задње стране у епитаксијални слој, помажући у стабилизацији отпорности.
Типични производи укључују:
- П/П+ епитаксијалне плочице
- Н/Н+ епитаксијалне плочице
- Епитаксијалне плочице за напајање уређаја
- Епитаксијалне плочице за аналогне ИЦ
- Подлоге за ЦМОС сензоре слике
2. Силицијумске плочице за електричне уређаје
Уређаји за напајање су веома осетљиви на струју цурења, пробојни напон, животни век мањинских носача и контаминацију металом.
Задњи заптивни слој помаже у смањењу ризика од контаминације метала, побољшавајући униформност и поузданост уређаја.
Типичне апликације укључују:
- МОСФЕТ
- ИГБТ
- ФРД
- ТВС
- Шотки диоде
- ИЦ{0}}високонапонски енергетски
3. Подлоге за ЦМОС и аналогне уређаје
За високо{0}}поуздане ЦМОС, аналогне ИЦ-ове, сензоре и сличне производе, задњи заптивни слој помаже у контроли контаминације и дефеката, побољшавајући принос и дугорочну{1}}стабилност.
Кључни контролни параметри за задњи заптивни слој
Задњи заптивни слој није само филм нанесен на полеђину плочице -, то је процес израде танког филма-који захтева прецизну контролу.
Кључни параметри укључују:
- Дебљина
- Уједначеност дебљине
- Филм Стрес
- Честице
- Контаминација металом
- Адхезија
- Густина филма
- Бацксиде Роугхнесс
- Вафер Бов / Варп
- Термичка стабилност
Међу њима, стрес, честице и контаминација металом су посебно критични параметри контроле квалитета.
Како се слој задњег заптивача разликује од оштећења на задњој страни?
Још једна уобичајена техника у инжењерингу са задње стране плочице је уклањање оштећења са задње стране.
Примери укључују:
- Слој механичког оштећења
- Пескарење
- Ласер{0}}индукована штета
- Позадинско храпавост
Обе технике имају за циљ да сакупе нечистоће или стабилизују полеђину плочице, али се њихови приступи разликују.
|
Тип |
Метод |
Главна функција |
|
Бацксиде Дамаге Геттинг |
Заробљава нечистоће преко индукованих дефеката |
Побољшава хватање металних нечистоћа |
|
Бацк Сеал Лаиер |
Наноси филм за блокирање, добијање или контролу стреса |
Смањује контаминацију на полеђини и побољшава{0}стабилност високе температуре |
Код неких врхунских{0}}вафера, обе технике могу да се комбинују да би се постигла боља контрола контаминације и термичка стабилност.
Зашто слој задњег заптивача заслужује пажњу?
Пошто полупроводнички уређаји захтевају већу поузданост, униформност и принос, силицијумске плочице више нису само „кристалне подлоге“. Сложени материјали и инжењеринг површина су потребни да би се задовољиле потребе за обраду различитих уређаја.
Иако се задњи заптивни слој налази на задњој страни и не формира директно структуре уређаја, он утиче на:
- Контрола отпорности епитаксијалног слоја
- Стабилност процеса{0}при високим температурама
- Нивои контаминације метала
- Понашање савијања плочице
- Цурење уређаја и поузданост
- Низводни принос производње плочице
Због тога, за-квалитетне епитаксијалне плочице, силицијумске плочице за уређаје за напајање и подлоге високе{1}}поузданости, задњи заптивни слој представља темељну и веома важну технологију.
Завршне речи
Основна улога задњег заптивног слоја силицијумске плочице може се сажети у четири тачке:
- Блокирање: спречава дифузију или испаравање нечистоћа са задње стране
- Добијање: задржава металне загађиваче и штити предњу{0}}бочну област уређаја
- Стабилизација: побољшава понашање плочице током процеса на високим{0}}температурама
- Контрола облика: помаже у управљању кривљењем, стресом и стабилношћу процеса
У једној реченици:
Иако се задњи заптивни слој налази на задњој страни плочице, он игра кључну улогу у епитаксијалном квалитету, контроли контаминације, стабилности отпора и поузданости уређаја. То је кључна позадинска инжењерска технологија за-квалитетне полупроводничке силиконске плочице.
