Kulcs elvitelek
- A hátoldali tömítés (BS) egy funkcionális fóliarendszer a szilícium lapka hátsó felületén. Ez nem egy csomagolási eljárás, és nem egyet jelent a kétoldalas polírozással vagy az epitaxiális réteggel. Ez a cikk az általánosan használt Poly-Si + LTO SiO₂ kompozit szerkezetre összpontosít.
- Körülbelül 800 nm Poly-Si plusz körülbelül 400 nm SiO₂ egy általános példa, amelyet szerkezeti vitákban és beszerzési kérdésekben használnak; ez nem egységes SEMI szabvány. Az oxid hátsó tömítés vastagságának nyilvánosan igazolható példája a 300-500 nm (BYU).
- Kamins (1980) klasszikus kutatása kimutatta, hogy az LPCVD szilícium fóliák 600 fok felett polikristályosak és 600 fok alatt amorfak. A nyilvános egyetemi berendezések információi a Poly-Si esetében 620 fokos, az amorf szilícium esetében 550 fokos folyamatpontokat sorolnak fel. A tényleges hőmérsékletet a berendezéssel, a fóliatulajdonságokkal és a feszültségi követelményekkel együtt meg kell erősíteni.
- A Poly-Si elsősorban a hátsó oldali extrinsic getteringet támogatja, míg a SiO₂ elsősorban blokkolja az adalékanyag kijutását a hátsó oldalról. A hátoldali tömítés nem szünteti meg az összes automatikus adalékolási utat, és nem garantálja az alacsony részecskeszintet az élfeldolgozástól függetlenül.
- A beszerzési előírások nem állhatnak meg a "BS, 800/400"-nál. Meg kell határozniuk a kötegszekvenciát, a filmvastagsági tűréseket, az élek morfológiáját, az ívet/hajlást, valamint az epitaxia utáni ellenállást és a részecskeellenőrzést.
Amikor egy erősen adalékolt szubsztrát belép egy epitaxiális reaktorba, a kívánt eredmény egy enyhén adalékolt epitaxiális réteg szabályozott ellenállással. A lapka éléhez közeli ellenállás azonban eltérhet a céltól. Más esetekben a szubsztrátum megfelel az összes bejövő geometriai specifikációnak, de részecskék vagy rendellenes vetemedés alakul ki benne az epitaxia és a tisztítás után. Az ok nem feltétlenül az epitaxiális receptben rejlik; ez magában foglalhatja a hordozó hátoldalán lévő két vékony filmet is.
Bár a hátoldali tömítés nem található az eszköz felületén, ez befolyásolja az adalékanyag szállítását, a fémszennyeződések átjutását, a filmfeszültséget és az élek integritását. Ennek megértéséhez többre van szükség, mint "védőrétegnek a hátán" való gondolkodásnál.
1. Mi az a hátsó tömítés? Megkülönböztető BS, kétoldali polírozás és epitaxiális Szubsztrátok
Ebben a cikkben a hátoldali tömítés a szilícium lapka hátsó felületére helyezett funkcionális fóliarendszerre utal. A szilíciumhordozótól kifelé felsorolt általános kompozit szerkezet a következő:
Egykristályos szilícium szubsztrát hátoldal → Poly-Si (poliszilícium) → LTO SiO₂(alacsony hőmérsékletű oxid kupak)
A két réteg különböző funkciókat lát el. A Poly-Si hátsó külső getteringet biztosít, és bizonyos mértékig segíthet elnyomni az adalékanyag kiszökését. A külső SiO₂ réteg elsősorban diffúziós gátként szolgál, és elszigeteli az alatta lévő filmet. A tényleges termékek ehelyett egyedül LTO-t, Polybacket vagy összetettebb többrétegű kombinációkat használhatnak. Az Okmetic például az LTO backseal-t, a Polyback-et és a Poly-LTO-Poly supersealing-et sorolja fel a lehetőségek között. A „hátoldali tömítés” ezért funkcionális kategória, nem pedig egy rögzített köteg.
Nem szabad összetéveszteni a következő három fogalommal:
- Kétoldalas polírozás (DSP):Ez leírja az elülső és a hátsó felület állapotát a film felhordása előtt. Egyes hátoldali tömítési folyamatok DSP lapkákkal kezdődnek, de a Poly-Si lerakása után a hátoldalt funkcionális fólia borítja. A készterméket ezért nem szabad egyszerűen csupasz szilícium DSP szeletként leírni.
- Epitaxiális minőségű hordozó:Ez a tervezett felhasználást írja le. A hátoldali tömítés az epitaxiális minőségű hordozók hátoldali tervezésének egyik opcionális formája; nem minden epitaxiális szubsztrátum igényel ugyanazt a Poly-Si + LTO szerkezetet.
- Epitaxiális ostya:Ez egy kész ostya, amelynek elülső felületén epitaxiális réteg nőtt. A hátoldalon lezárt szubsztrátum csak epitaxiális növekedés után válik epitaxiális ostyává. Maga a hátsó tömítés nem epitaxiális réteg.
Egy általános folyamatfolyamatban a Poly-Si leválasztás bevonhatja az elülső és a hátsó felületet is. Az elülső poliszilíciumot ezt követően polírozással távolítják el, ezt követi az élek eltávolítása és tisztítása, így a kompozit filmrendszer a hátoldalon marad. A hátoldali tömítés ezért nem elszigetelt bevonatolási lépés, hanem polírozással, éleltávolítással és tisztítással egybeépített folyamat.
2. Hogyan készül egy 800 nm-es + 400 nm-es szerkezet? Különíts el egy tipikus példát az univerzálistól Specifikáció
Poly-Si: LPCVD szilán pirolízis, a fázist hőmérséklet meghatározó
A hagyományos LPCVD Poly-Si a szilán termikus bomlását használja, amely SiH₄-ként egyszerűsíthető
* Si + 2H₂. Kamins 1980-as tanulmánya az LPCVD szilícium fóliákról 525-725 fokos tartományban klasszikus referencia ezen a területen:A 600 fok felett képződő filmek polikristályosak, míg az alacsonyabb hőmérsékleten képződők amorfok, és a film textúrája jelentősen megváltozik a lerakódási hőmérséklettel. A Nemzeti Yang Ming Chiao Tung Egyetem nyilvános LPCVD-információi összehasonlítási folyamatpontokat biztosítanak ugyanazon az eszközön:620 fok Poly-Si és 550 fok amorf szilícium eseténszilán alapú eljárásban, valamint 585 fokos in situ foszforral adalékolt poliszilícium esetén.
Így az általános mérnöki gyakorlat a poliszilícium lerakódást 600 fok fölé helyezi, gyakran 620 fok körül. A tényleges hőmérsékletet azonban meg kell erősíteni a berendezéssel, a fóliatulajdonságokkal és a feszültségcélokkal szemben. Nincs egyetlen hőmérséklet, amely minden szerszámra vonatkozna.
LTO SiO₂: Az alacsony hőmérsékletű szilícium-oxid-lerakódás nem jelent egyetlen eszközt vagy egy reakciót Útvonal
Az LTO az alacsony hőmérsékletű oxidot jelenti. A szilán-oxigén reakció egy gyakori folyamat, amelynek tipikus ipari leválasztási ablaka körülbelül 400-450 fok. Az "alacsony hőmérséklet" a magasabb hőmérsékletű folyamatokhoz viszonyítva, mint például a termikus oxidáció vagy a TEOS-alapú leválasztás körülbelül 700 fokon. A hátoldali tömítéshez használt LTO megvalósítható APCVD-vel, LPCVD-vel vagy más módszerekkel. A beszerzési rajzoknak meg kell határozniuk a szükséges fóliatulajdonságokat és teljesítményt, nem pedig pusztán az "LTO" kifejezésből következtetni egy eszközre és receptre.
Vastagság: 800/400 általános szerkezeti példa, nem egyetemes szabvány
Körülbelül 800 nm Poly-Si plusz körülbelül 400 nm SiO₂ gyakori példa az ipari megkeresésekben és a rajzos megbeszélésekben, és kiindulópontként szolgálhat a műszaki kommunikációhoz. Egy nyilvánosan elérhető kereszthivatkozás a BYU Cleanroom lapkaspecifikációja:Az epitaxiális lapkák általában jellegzetes oxid háttömítéssel rendelkeznek, jellemzően 3000-5000 Å vastag (300-500 nm), amely megakadályozza, hogy a magas hőmérsékletű epitaxia során a hátoldalról kilépjen a bór, és szennyezze az elülső enyhén adalékolt epitaxiális réteget. Ez összhangban van egy körülbelül 400 nm-es oxidsapka nagyságrendjével.
Fontos hangsúlyozni, hogy az adott Poly-Si és LTO vastagság kombináció a szállítótól, az adalékanyag típusától és az alkalmazási céltól függően változik. Nincs univerzális szabványalap a 800/400 mint iparági specifikáció bemutatására, vagy arra a következtetésre, hogy a gyártás nem haladhatja meg az adott vastagságot.
határ.
3. Hogyan működik a két réteg? Az autodopping-ellenőrzés és a szerzés más Mechanizmusok
3.1 Autodopping blokkolása: Elsősorban a hátsó menekülési útvonal szabályozása, nem minden Útvonal
Az epitaxia termikus lépései során az erősen adalékolt szubsztrátumban vagy egy erősen adalékolt, betemetett réteget tartalmazó ostyában lévő adalékanyagok kidiffundálhatnak a szubsztrátumból, vagy kijuthatnak a gázfázisba, majd bejuthatnak a növekvő epitaxiális rétegbe. Ez nem szándékos doppingot eredményez, ezért az autodoppingot ellenőrizni kell. Megváltoztathatja az epitaxiális réteg ellenállását, és ronthatja a lapkán belüli és a szélhez közeli egyenletességet.
A hátoldali SiO2 értéke abban rejlik, hogy csökkenti azt az utat, amelyen keresztül az adalékanyagok a hátsó oldalról belépnek a gázfázisba, majd visszatérnek az elülső felületre vagy a lapka szélére. A BYU specifikációja ezt közvetlenül leírja: egy oxid hátsó tömítést használnak, hogy megakadályozzák a bór kiszökését a magas hőmérsékletű epitaxiális lerakódás során, és szennyezzék az elülső felületet. Az Okmetic az LTO backsealing-et is kifejezetten az autodopping megelőzésének egyik eszközeként azonosítja.
Egy határnak világosnak kell maradnia:a hátsó tömítés nem tud minden autodoppingot kiküszöbölni.Az adalékanyagok az epitaxiális rétegbe is bejuthatnak az elülső szilárdtest-kidiffúzió, az eltemetett réteg újraelosztása és a reaktoron belüli gázfázisú transzport révén. A hátoldali tömítést az epitaxiális előkezeléssel, a hőmérsékleti profillal és a reaktor körülményeivel együtt kell optimalizálni. Egy beérkező filmvastagsági jelentés önmagában nem elegendő.
3.2 Poly-Si külső elnyelés és oxigén-csapadék belső elnyelés: komplementer, nem Felcserélhető
A getterezés célja a fémes szennyeződések befogása az aktív eszköz régiójától távoli helyeken. Két általános megközelítés a következő:
|
Megközelítés |
Rögzítse a helyet és a mechanizmust |
Mérnöki szempontok |
|
Hátoldali külső gettering (PBS/EG) |
Szemcsehatárok, rendezetlen struktúrák és más helyek a Poly-Si hátoldalában rögzítési helyeket biztosítanak |
A hatékonyság a Poly-Si lerakódás körülményeitől, az ezt követő hőkezeléstől és a szennyező anyagoktól függ |
|
Belső getterelés (IG) az ostya tömegében |
Oxigén kicsapódások és kapcsolódó hibák a szilícium ömlesztett szennyeződéseiben |
Függ a kezdeti oxigénkoncentrációtól, a BMD-től és a denuded-zóna kialakításától, valamint a teljes hőtörténettől |
Ogushi et al. (1997, Sumitomo Sitix) DLTS-t használtak a PBS és az IG viselkedésének szisztematikus vizsgálatára vasszennyeződés esetén.A PBS getterezési hatékonysága erősen függött a poliszilícium leválasztási hőmérsékletétől és az azt követő getterezési hőkezelési hőmérséklettől, míg az IG hatékonysága az oxigéncsapadék méretétől és sűrűségétől függött.Ezek a kísérleti eredmények azt mutatják, hogy a két megközelítést különböző paraméterek szabályozzák, és külön kell megtervezni és együtt optimalizálni. A beszerzési vizsgálatnak ezért túl kell lépnie azon a kérdésen, hogy jelen van-e „beszerző réteg”; tisztáznia kell, hogy a cél hátsó oldali külső gettering, tömeges belső gettering, vagy a kettő kombinációja.
3.3 LTO-sapka és részecskék: a teljes lefedettség segít, de az éltervezés ugyanolyan Fontos
A külső LTO réteg elszigeteli a Poly-Si-t a külső környezettől, és adalékanyag diffúziós gátként szolgál. Technikailag azonban nem helyes azt feltételezni, hogy az oxidsapka automatikusan garantálja az alacsony részecskeszintet. Az ostya szélén lévő maradék filmek leválhatnak az epitaxia vagy az azt követő feldolgozás során, míg a kitett Poly-Si részecskekockázatot is okozhat az érintkezés és a kezelés során. Ezért szükséges az élek eltávolítása, polírozása és tisztítása. Az Okmetic többrétegű opciókat kínál, mint például a Poly-LTO-Poly szupertömítés, amely kifejezetten a csomók és az élekkel kapcsolatos epitaxiális hibák enyhítésére szolgál, bizonyítva, hogy az élt és a fóliarendszert együtt kell megtervezni.
Más szóval, a részecskék teljesítménye attól függfilmsűrűség + fedés integritása + élprofil + későbbi hőkezelés, és nem tulajdonítható kizárólag a legkülső anyag nevének.
4. Miért van szükség még mindig szoros feszültségszabályozásra egy 800 nm-es filmnél? A nagyobb vastagság nem eredményez lineáris teljesítménynövekedést
A vastagabb Poly-Si fólia nem egyszerűen arányosan nagyobb előnyökkel jár a további szemcsehatárok és gettering struktúrák révén. A vékonyréteg belső feszültsége felhalmozódik a vastagság növekedésével, ami megnehezíti az ostya vetemedésének szabályozását. A filmvastagság, a lerakódási hőmérséklet és az ezt követő hőtörténet szintén együttesen befolyásolja az ostya geometriai stabilitását. Ezért sorolja az Okmetic mellé a backside-seal stackeket isostya lánc/íj optimalizálásatestreszabható opcióként.
A folyamatintegrációhoz legalább három eredménykategóriát együtt kell értékelni:
- Bejövő geometria:Hajlítás/hajlítás a film felhordása után, nem csak a bevonat előtt mért csupasz lapka adatok;
- Geometria hőkezelés után:Vetedés és stabilitás szimulált epitaxiális hőtörténet után, elkerülve azt a helyzetet, amikor a bejövő lapkák áthaladnak, de az epitaxia utáni lapkák kiesnek az ellenőrzés alól;
- Él- és epitaxiális hibák:Széleltávolítási szélesség, maradék élfilmek, csomók, részecskék, epitaxiális homály és kapcsolódó hibák.
A hátsó tömítés nem „minél vastagabb, annál jobb”. Ez egy kompromisszum az akadályteljesítmény, a gettering, a stressz és az éles viselkedés között.
5. Hogyan válasszon szerkezetet a 200 mm-es BCD és a Power-Device felhasználók? Határozza meg az ellenőrzési célokat a BS terminológiájának megvitatása előtt
A hátoldali tömítést különösen érdemes értékelni olyan eljárásoknál, amelyekben erősen adalékolt szubsztrátumot enyhén adalékolt epitaxiális réteggel kombinálnak, erősen adalékolt betemetett réteget tartalmaznak, vagy amelyek érzékenyek az epitaxiális ellenállás egyenletességére. Az alkalmazások megbeszélései gyakran érintik a tápegységeket és a BCD-platformokat. Nyilvános beszállítói lehetőségek is elérhetőek: Az Okmetic 200 mm-es és 150 mm-es termékekhez tartozó power-eszköz ostyaoldala kifejezetten felsorolja az Etched, Polyback és LTO hátoldali kezeléseket.
Ezt nem szabad túlságosan leegyszerűsíteni fordítva, ami azt jelenti, hogy "minden BCD-folyamat 800/400-at igényel." Azt, hogy szükség van-e Poly-Si + LTO-ra, együttesen kell meghatározni a szubsztrátum adalékanyag típusa és koncentrációja, az eltemetett rétegek, az epitaxiális vastagság és a fajlagos ellenállás, a hőköltség és az élhibák költségvetése alapján.
A beszerzés és a folyamatintegráció érdekében a következő elemeket kell szerepeltetni a rajzokban és az ellenőrzési tervekben:
- Filmrendszer:Anyagok, kötegek sorrendje, az egyes rétegek célvastagsága és tűrések. Ne fogadja el csak a „BS” vagy „Superseal” specifikációt;
- A szél állapota:Éleltávolítási módszer, élkizárás, lefedés a bevágásnál és a ferdeségnél, valamint a megengedett maradék élfóliák;
- Geometria:Bow/Warp meghatározott mérési feltételek mellett, megegyezéssel az epitaxia vagy egyenértékű hőtörténet utáni ismételt mérésről;
- Elektromos ellenőrzés:Radiális fajlagos ellenállási profilok epitaxia után, mint például SRP mérések, különös tekintettel a szélhez közeli régiókra és a hirtelen átmenetekre, nem csak a lapka középpontjára;
- Szennyezettség és hibaellenőrzés:Hátoldali és széli részecskék, epitaxiális csomók és homály. Ha szükséges a fémszennyeződés ellenőrzése, állapodjon meg a megfelelő gettering értékelési módszerről.
A beszállítói terminológia is értelmezést igényel. Az Okmetic "LTO backsealing", "Polyback Sealing" és "Poly-LTO-Poly supersealing"-et használ, míg a tudományos irodalom gyakran PBS-t (Polysilicon Back Seal) használ.A nevek eltérhetnek, de a szerkezetnek egyértelműnek kell lennie.Más beszállítókkal való együttműködés során a konkrét hátoldali tömítési lehetőségeket az aktuális termékrajzok, specifikációk és kölcsönös minősítési eredmények alapján is meg kell erősíteni, nem pedig a termékvonal nevéből következtetni.
Hivatkozások
- Okmetic – Discrete Power Device Wafers (LTO-hátsó tömítés, Polyback, Poly-LTO-Poly szupertömítés és 200 mm-es specifikációk): https://www.okmetic.com/silicon-wafers/power-wafer-line/discrete- power-device-wafers/
- BYU Cleanroom – Wafer Specifikációk (tipikus 3000–5000 Å oxid hátsó tömítés epitaxiális lapkákon; hátoldali poliszilícium gettering): https://cleanroom.byu.edu/EW_wafer_specs
- Nemzeti Yang Ming Chiao Tung Egyetem Nanoközpont – Alacsony nyomású kémiai gőzleválasztási rendszer (LPCVD) (feldolgozási pontok, beleértve a Poly-Si-t 620 fokban és az amorf szilíciumot 550 fokban): https://scholar.nycu.edu.tw/en/equipments/low-pressure-chemical-vapor-lpcvdsystem/
- TI Kamins, LPCVD Silicon Films szerkezete és tulajdonságai, J. Electrochem. Soc. 127(3), 686 (1980) (600 fok feletti polikristályos és lentebb amorf filmek): https://iopscience.iop.org/article/10.1149/1.2129733
- S. Ogushi et al., Gettering Characteristics of Heavy Metal Inpurities in Silicon Wafers with Polysilicon Back Seal and Internal Gettering, Jpn. J. Appl. Phys. 36, 6601 (1997): https://iopscience.iop.org/article/10.1143/JJAP.36.6601
Jogi nyilatkozat:Ez a cikk nyilvánosan elérhető papírabsztraktokból, egyetemi berendezésekkel kapcsolatos információkból és beszállítói weboldalakból áll össze, kizárólag műszaki kommunikációs és beszerzési hivatkozási célokra. A tárgyalt vastagságok, hőmérsékletek és szerkezetek nyilvános példák vagy általános ipari folyamatablakok; nem jelentenek szabványos specifikációkat vagy garanciákat egyetlen szállítótól sem. A gyártás minősítését kölcsönösen jóváhagyott rajzokon, aktuális előírásokon, meghatározott mérési feltételeken és tényleges epitaxiális ellenőrzési eredményeken kell alapulnia.
Rólunk
A Ningbo Sibranch Microelectronics Technology Co., Ltd. félvezető szilícium lapka szállítására és műszaki szolgáltatásokra szakosodott. 2-12 hüvelykes egyoldalas polírozott szeleteket, kétoldalas polírozott ostyákat, epitaxiális ostyákat és testreszabott specifikációs támogatást biztosítunk az ügyfelek számára az erősáramú eszközök, MEMS, analóg és speciális folyamatok területén. Nagy hangsúlyt fektetünk a kommunikációra a paramétermeghatározás, a beérkező ellenőrzés és az alkalmazás minősítése során.
Weboldalak: www.sibranch.com|www.sibranchwafer.com
Ha segítségre van szüksége a 200 mm-es epitaxiális minőségű hordozók, hátoldali tömítőszerkezetek vagy más testreszabott szilíciumlapkák kiválasztásához, kérjük, lépjen kapcsolatba velünk.
