Teknologi Pengedap Bahagian Belakang Untuk Substrat Epitaxial 200 mm: Poli-Si, LTO, Dan Kawalan Autodoping - Berita

Pengambilan utama

Pengedap bahagian belakang (BS) ialah sistem filem berfungsi pada permukaan belakang wafer silikon. Ia bukan proses pembungkusan, dan ia tidak sinonim dengan penggilap dua sisi atau lapisan epitaxial. Artikel ini memfokuskan pada struktur komposit Poli-Si + LTO SiO₂ yang biasa digunakan.
Kira-kira 800 nm Poli-Si ditambah kira-kira 400 nm SiO₂ ialah contoh biasa yang digunakan dalam perbincangan struktur dan pertanyaan sumber; ia bukan standard SEMI yang seragam. Contoh ketebalan pengedap belakang oksida yang boleh disahkan secara terbuka ialah 300‒500 nm (BYU).
Penyelidikan klasik oleh Kamins (1980) menunjukkan bahawa filem silikon LPCVD adalah polihabluran melebihi 600 darjah dan amorfus di bawah 600 darjah . Maklumat peralatan universiti awam menyenaraikan titik proses 620 darjah untuk Poli-Si dan 550 darjah untuk silikon amorf. Suhu sebenar mesti disahkan bersama dengan peralatan, sifat filem, dan keperluan tegasan.
Poly-Si terutamanya menyokong perolehan ekstrinsik bahagian belakang, manakala SiO₂ terutamanya menghalang pelepasan dopan dari bahagian belakang. Pengedap bahagian belakang tidak boleh menghapuskan setiap laluan autodoping, dan ia juga tidak dapat menjamin tahap zarah yang rendah secara bebas daripada pemprosesan tepi.
Spesifikasi perolehan tidak boleh berhenti di "BS, 800/400." Mereka juga harus mentakrifkan jujukan tindanan, toleransi ketebalan filem, morfologi tepi, Bow/Warp, dan kerintangan pasca-epitaksi dan pengesahan zarah.

Apabila substrat yang didopkan berat memasuki reaktor epitaxial, hasil yang dimaksudkan ialah lapisan epitaxial yang didopkan ringan dengan kerintangan terkawal. Namun kerintangan berhampiran tepi wafer mungkin menyimpang daripada sasaran. Dalam kes lain, substrat memenuhi semua spesifikasi geometri yang masuk tetapi menghasilkan zarah atau lengkungan yang tidak normal selepas epitaksi dan pembersihan. Puncanya mungkin tidak terletak semata-mata pada resipi epitaxial; ia juga mungkin melibatkan dua filem nipis di bahagian belakang substrat.

Walaupun pengedap bahagian belakang tidak terletak pada permukaan peranti, ia menjejaskan pengangkutan dopan, mendapatkan kekotoran logam, tegasan filem dan integriti tepi. Memahaminya memerlukan lebih daripada memikirkannya sebagai "lapisan pelindung di belakang."

1.Apakah Meterai Bahagian Belakang? Membezakan BS, Penggilapan Dua Sisi, dan Epitaxial Substrat

Dalam artikel ini, pengedap bahagian belakang merujuk kepada sistem filem berfungsi yang didepositkan pada permukaan belakang wafer silikon. Struktur komposit biasa, yang disenaraikan dari substrat silikon ke luar, ialah:

Substrat silikon kristal tunggal bahagian belakang → Poli-Si (polisilikon) → LTO SiO₂(tutup oksida suhu rendah)

Kedua-dua lapisan melaksanakan fungsi yang berbeza. Poly-Si menyediakan gettering ekstrinsik bahagian belakang dan juga boleh membantu menyekat pelepasan dopan sedikit sebanyak. Lapisan luar SiO₂ terutamanya berfungsi sebagai penghalang resapan dan mengasingkan filem asas. Produk sebenar sebaliknya boleh menggunakan LTO sahaja, Polyback sahaja atau kombinasi berbilang lapisan yang lebih kompleks. Okmetic, sebagai contoh, menyenaraikan pengedap belakang LTO, Polyback dan Poly-LTO- Poly pengedap super antara pilihannya. Oleh itu, "Seal bahagian belakang" ialah kategori berfungsi, bukan satu tindanan tetap.

Ia tidak boleh dikelirukan dengan tiga konsep berikut:

Penggilap dua sisi (DSP):Ini menerangkan keadaan permukaan hadapan dan belakang sebelum pemendapan filem. Sesetengah proses pengedap bahagian belakang bermula dengan wafer DSP, tetapi setelah Poly-Si telah didepositkan, bahagian belakang dilindungi oleh filem berfungsi. Oleh itu, produk siap tidak seharusnya hanya digambarkan sebagai wafer DSP silikon kosong.
Substrat gred epitaxial:Ini menerangkan penggunaan yang dimaksudkan. Pengedap bahagian belakang ialah satu bentuk pilihan kejuruteraan bahagian belakang untuk substrat gred epitaxial; bukan setiap substrat epitaxial memerlukan struktur Poli-Si + LTO yang sama.
wafer epitaxial:Ini ialah wafer siap dengan lapisan epitaxial yang ditanam pada permukaan hadapannya. Substrat yang dimeterai bahagian belakang menjadi wafer epitaxial hanya selepas pertumbuhan epitaxial. Meterai bahagian belakang itu sendiri bukan lapisan epitaxial.

Dalam aliran proses biasa, pemendapan Poli-Si boleh melapisi kedua-dua permukaan hadapan dan belakang. Polisilikon di bahagian hadapan kemudiannya dikeluarkan dengan menggilap, diikuti dengan penyingkiran tepi dan pembersihan, meninggalkan sistem filem komposit di bahagian belakang. Oleh itu, pengedap bahagian belakang bukanlah langkah salutan terpencil, tetapi proses yang disepadukan dengan penggilap, penyingkiran tepi dan pembersihan.

2. Bagaimanakah Struktur 800 nm + 400 nm Dibuat? Asingkan Contoh Biasa daripada Universal Spesifikasi

Poly-Si: LPCVD Silane Pyrolysis, dengan Suhu Menentukan Fasa

LPCVD Poly-Si konvensional menggunakan penguraian terma silane, yang boleh dipermudahkan sebagai SiH₄

* Si + 2H₂. Kajian Kamins 1980 tentang filem silikon LPCVD dalam julat 525‒725 darjah adalah rujukan klasik dalam bidang ini:filem yang terbentuk di atas 600 darjah adalah polihablur, manakala yang terbentuk pada suhu yang lebih rendah adalah amorfus, dan tekstur filem berubah dengan ketara dengan suhu pemendapan. Maklumat peralatan LPCVD awam dari National Yang Ming Chiao Tung University menyediakan titik proses perbandingan pada alat yang sama:620 darjah untuk Poli-Si dan 550 darjah untuk silikon amorfdalam proses berasaskan silane, serta 585 darjah untuk polysilicon doped fosforus in situ.

Oleh itu, amalan kejuruteraan biasa meletakkan pemendapan polysilicon melebihi 600 darjah, selalunya sekitar 620 darjah. Walau bagaimanapun, suhu sebenar mesti disahkan terhadap peralatan, sifat filem dan sasaran tekanan. Tiada suhu tunggal yang digunakan untuk setiap alat.

LTO SiO₂: Pemendapan Silikon Oksida Suhu Rendah Tidak Menyiratkan Satu Alat atau Satu Tindak Balas Laluan

LTO bermaksud oksida suhu rendah. Tindak balas silane‒oksigen ialah laluan proses biasa, dengan tetingkap pemendapan industri biasa kira-kira 400‒450 darjah. "Suhu rendah" adalah relatif kepada proses suhu lebih tinggi seperti pengoksidaan terma atau pemendapan berasaskan TEOS pada kira-kira 700 darjah . LTO yang digunakan untuk pengedap bahagian belakang boleh dilaksanakan oleh APCVD, LPCVD atau kaedah lain. Lukisan perolehan harus menyatakan sifat dan prestasi filem yang diperlukan dan bukannya membuat kesimpulan alat dan resipi daripada istilah "LTO" sahaja.

Ketebalan: 800/400 Adalah Contoh Struktur Biasa, Bukan Standard Sejagat

Kira-kira 800 nm Poly-Si ditambah kira-kira 400 nm SiO₂ ialah contoh biasa dalam pertanyaan industri dan perbincangan lukisan, dan ia boleh berfungsi sebagai titik permulaan untuk komunikasi teknikal. Rujukan silang yang tersedia secara umum ialah spesifikasi wafer BYU Cleanroom:wafer epitaxial biasanya mempunyai ciri pengedap belakang oksida, biasanya 3000‒5000 Å tebal (300‒500 nm), yang menghalang boron daripada terlepas dari bahagian belakang semasa epitaksi suhu tinggi dan mencemari lapisan epitaxial yang didop ringan di bahagian hadapan. Ini konsisten dengan susunan magnitud topi oksida kira-kira 400 nm.

Adalah penting untuk ditekankan bahawa gabungan ketebalan Poly-Si dan LTO tertentu berbeza-beza mengikut pembekal, jenis dopan dan objektif aplikasi. Tiada asas piawaian universal untuk mempersembahkan 800/400 sebagai spesifikasi seluruh industri, atau untuk membuat kesimpulan bahawa pengeluaran tidak boleh melebihi ketebalan tertentu

had.

3.Bagaimanakah Dua Lapisan Berfungsi? Kawalan Autodoping dan Mendapat Adalah Berbeza Mekanisme

3.1 Menyekat Autodoping: Terutamanya Mengawal Laluan Melarikan Diri Bahagian Belakang, Bukan Setiap Laluan

Semasa langkah terma epitaksi, dopan dalam substrat yang didopkan berat atau wafer yang mengandungi lapisan terkubur berdop tinggi mungkin meresap keluar dari substrat atau melarikan diri ke dalam fasa gas dan kemudian memasuki lapisan epitaxial yang semakin meningkat. Ini mewujudkan doping yang tidak diingini, itulah sebabnya autodoping mesti dikawal. Ia boleh mengubah kerintangan lapisan epitaxial dan merendahkan keseragaman dalam wafer dan hampir tepi.

Nilai bahagian belakang SiO₂ terletak pada mengurangkan laluan di mana dopan memasuki fasa gas dari bahagian belakang dan seterusnya kembali ke permukaan hadapan atau tepi wafer. Spesifikasi BYU menerangkan perkara ini secara langsung: pengedap belakang oksida digunakan untuk menghalang boron daripada terlepas semasa pemendapan epitaxial suhu tinggi dan mencemarkan permukaan hadapan. Okmetic juga secara jelas mengenal pasti pengedap belakang LTO sebagai cara pencegahan autodoping.

Satu sempadan mesti kekal jelas:meterai bahagian belakang tidak boleh menghapuskan semua autodoping.Dopan juga boleh memasuki lapisan epitaxial melalui resapan keluar keadaan pepejal bahagian hadapan, pengagihan semula lapisan terkubur, dan pengangkutan fasa gas dalam reaktor. Pengedap bahagian belakang hendaklah dioptimumkan bersama-sama dengan prarawatan epitaxial, profil suhu dan keadaan reaktor. Laporan ketebalan filem yang masuk sahaja tidak mencukupi.

3.2 Mendapatkan Ekstrinsik Poli-Si dan Mendakan Oksigen Mendapatkan Dalaman: Pelengkap, Bukan Boleh ditukar ganti

Objektif mendapatkan adalah untuk menangkap kekotoran logam di lokasi yang jauh dari kawasan peranti aktif. Dua pendekatan biasa ialah:

Pendekatan	Tangkap lokasi dan mekanisme	Pertimbangan kejuruteraan
Pengambilan ekstrinsik bahagian belakang (PBS/EG)	Sempadan bijian, struktur tidak teratur dan tapak lain di bahagian belakang Poly-Si menyediakan lokasi tangkapan	Keberkesanan bergantung pada keadaan pemendapan Poli-Si, rawatan haba seterusnya, dan spesies pencemar
Gettering dalaman (IG) dalam pukal wafer	Mendakan oksigen dan kecacatan yang berkaitan dalam kekotoran tangkapan pukal silikon	Bergantung pada kepekatan oksigen awal, BMD dan reka bentuk zon terlupus, dan sejarah haba yang lengkap

Ogushi et al. (1997, Sumitomo Sitix) menggunakan DLTS untuk menyiasat tingkah laku PBS dan IG secara sistematik di bawah pencemaran besi.Kecekapan mendapatkan PBS sangat bergantung pada kedua-dua suhu pemendapan polysilicon dan suhu annea gettering berikutnya, manakala kecekapan IG bergantung pada saiz dan ketumpatan mendakan oksigen.Keputusan eksperimen ini menunjukkan bahawa kedua-dua pendekatan dikawal oleh parameter yang berbeza dan mesti direka bentuk secara berasingan dan dioptimumkan bersama. Oleh itu, siasatan sumber seharusnya melangkaui bertanya sama ada "lapisan pengambilalihan" wujud; ia harus menjelaskan sama ada objektifnya ialah perolehan ekstrinsik bahagian belakang, perolehan dalaman pukal, atau gabungan kedua-duanya.

3.3 Pembatasan LTO dan Zarah: Liputan Lengkap Membantu, tetapi Kejuruteraan Edge Sama Sama Penting

Lapisan LTO luar mengasingkan Poly-Si daripada persekitaran luaran dan berfungsi sebagai penghalang resapan dopan. Walau bagaimanapun, secara teknikalnya tidak tepat untuk menganggap bahawa penutup oksida secara automatik menjamin tahap zarah yang rendah. Filem sisa di pinggir wafer mungkin tertanggal semasa epitaksi atau pemprosesan seterusnya, manakala Poly-Si yang terdedah juga boleh mewujudkan risiko zarah semasa sentuhan dan pengendalian. Oleh itu, penyingkiran tepi, penggilap tepi dan pembersihan diperlukan. Okmetic menawarkan pilihan berbilang lapisan seperti pengedap super Poly-LTO-Poly khusus untuk mengurangkan nodul dan kecacatan epitaxial berkaitan tepi, menunjukkan bahawa sistem tepi dan filem mesti direka bentuk bersama.

Dalam erti kata lain, prestasi zarah bergantung kepadaketumpatan filem + integriti liputan + profil tepi + pemprosesan terma seterusnya, dan tidak boleh dikaitkan dengan nama bahan terluar semata-mata.

4.Mengapa Filem 800 nm Masih Memerlukan Kawalan Tekanan Tutup? Ketebalan Lebih Besar Tidak Menghasilkan Keuntungan Prestasi Linear

Filem Poly-Si yang lebih tebal tidak hanya memberikan faedah yang lebih besar secara berkadar melalui sempadan butiran tambahan dan struktur gettering. Tegasan filem nipis intrinsik terkumpul apabila ketebalan meningkat, menjadikan kawalan wafer-warpage lebih sukar. Ketebalan filem, suhu pemendapan dan sejarah terma seterusnya turut mempengaruhi kestabilan geometri wafer. Inilah sebabnya Okmetic menyenaraikan tindanan kedap bahagian belakang bersama-samapengoptimuman wafer warp/bowsebagai pilihan yang boleh disesuaikan.

Untuk penyepaduan proses, sekurang-kurangnya tiga kategori hasil hendaklah dinilai bersama:

Geometri masuk:Bow/Warp selepas pemendapan filem, bukannya hanya data wafer kosong yang diukur sebelum salutan;
Geometri selepas pemprosesan haba:Warpage dan kestabilan selepas sejarah terma epitaksi simulasi, mengelakkan situasi di mana wafer masuk melepasi tetapi wafer selepas epitaksi jatuh di luar kawalan;
Kecacatan tepi dan epitaxial:Lebar penyingkiran tepi, filem tepi baki, nodul, zarah, jerebu epitaxial dan kecacatan yang berkaitan.

Meterai bahagian belakang bukanlah "lebih tebal, lebih baik." Ia adalah pertukaran antara prestasi halangan, mendapat, tekanan dan tingkah laku kelebihan.

5.Bagaimanakah 200 mm BCD dan Pengguna Peranti Kuasa Memilih Struktur? Tentukan Objektif Pengesahan Sebelum Membincangkan Terminologi BS

Pengedap bahagian belakang amat bernilai dinilai dalam proses yang menggabungkan substrat yang banyak didop dengan lapisan epitaxial yang didop ringan, termasuk lapisan yang dikebumikan dengan sangat dop, atau sensitif kepada keseragaman kerintangan epitaxial. Perbincangan aplikasi selalunya melibatkan peranti kuasa dan platform BCD. Pilihan pembekal awam juga tersedia: Halaman wafer peranti kuasa Okmetic untuk produk 200 mm dan 150 mm secara eksplisit menyenaraikan rawatan bahagian belakang Etched, Polyback dan LTO.

Ini tidak seharusnya dipermudahkan secara terbalik dengan maksud bahawa "setiap proses BCD memerlukan 800/400." Sama ada Poly-Si + LTO diperlukan harus ditentukan bersama oleh jenis dan kepekatan dopan substrat, lapisan terkubur, ketebalan dan kerintangan epitaxial, belanjawan terma dan belanjawan kecacatan tepi.

Untuk pemerolehan dan penyepaduan proses, perkara berikut hendaklah disertakan dalam lukisan dan pelan pengesahan:

Sistem filem:Bahan, urutan tindanan, ketebalan sasaran setiap lapisan, dan toleransi. Jangan terima hanya "BS" atau "Superseal" sebagai spesifikasi;
Keadaan tepi:Kaedah penyingkiran tepi, pengecualian tepi, liputan pada takuk dan serong, dan filem tepi sisa yang dibenarkan;
Geometri:Bow/Warp di bawah keadaan ukuran yang ditetapkan, dengan persetujuan tentang pengukuran ulangan selepas epitaksi atau sejarah haba yang setara;
Pengesahan elektrik:Profil kerintangan jejari selepas epitaksi, seperti ukuran SRP, dengan perhatian khusus kepada kawasan berhampiran dan peralihan mendadak dan bukannya pusat wafer sahaja;
Pengesahan pencemaran dan kecacatan:Zarah bahagian belakang dan tepi, nodul epitaxial, dan jerebu. Di mana kawalan pencemaran logam diperlukan, bersetuju dengan kaedah penilaian perolehan yang sepadan.

Istilah pembekal juga memerlukan tafsiran. Okmetic menggunakan "Kedap belakang LTO," "Kedap Poliback," dan "Kedap super Poli-LTO-Poly," manakala kesusasteraan akademik sering menggunakan PBS (Polysilicon Back Seal).Nama mungkin berbeza, tetapi strukturnya mestilah jelas.Apabila bekerja dengan pembekal lain, pilihan pengedap belakang yang khusus hendaklah juga disahkan terhadap lukisan produk semasa, spesifikasi dan keputusan kelayakan bersama, dan bukannya disimpulkan daripada nama barisan produk.

Rujukan

Okmetik - Wafer Peranti Kuasa Diskret (pengdap belakang LTO, Polyback, Poly-LTO-Poly supersealing dan spesifikasi 200 mm): https://www.okmetic.com/silicon-wafers/power-wafer-line/discrete- power-device-wafers/
BYU Cleanroom - Spesifikasi Wafer (biasa 3000‒5000 Å oksida pengedap belakang pada wafer epitaxial; bahagian belakang polysilicon gettering): https://cleanroom.byu.edu/EW_wafer_specs
Pusat Nano Universiti Yang Ming Chiao Tung Kebangsaan - Sistem Pemendapan Wap Kimia Tekanan Rendah (LPCVD) (titik proses termasuk Poli-Si pada 620 darjah dan silikon amorf pada 550 darjah ): https://scholar.nycu.edu.tw/en/equipments/low-pressure-chemical-vapor-deposition-system- lpcvd/
TI Kamins, Struktur dan Sifat Filem Silikon LPCVD, J. Electrochem. Soc. 127(3), 686 (1980) (filem polihabluran melebihi 600 darjah dan filem amorf di bawah): https://iopscience.iop.org/article/10.1149/1.2129733
S. Ogushi et al., Mendapatkan Ciri-ciri Kekotoran Logam Berat dalam Wafer Silikon dengan Pengedap Belakang Polysilicon dan Pengambilan Dalaman, Jpn. J. Appl. Fizik. 36, 6601 (1997): https://iopscience.iop.org/article/10.1143/JJAP.36.6601

Penafian:Artikel ini disusun daripada abstrak kertas yang tersedia untuk umum, maklumat peralatan universiti dan halaman web pembekal untuk tujuan komunikasi teknikal dan rujukan sumber sahaja. Ketebalan, suhu dan struktur yang dibincangkan adalah contoh awam atau tetingkap proses industri biasa; ia tidak membentuk spesifikasi standard atau jaminan daripada mana-mana pembekal. Kelayakan pengeluaran hendaklah berdasarkan lukisan yang diluluskan bersama, spesifikasi semasa, syarat pengukuran yang ditetapkan dan keputusan pengesahan epitaxial sebenar.

Tentang kami

Ningbo Sibranch Microelectronics Technology Co., Ltd. mengkhusus dalam bekalan wafer silikon semikonduktor dan perkhidmatan teknikal. Kami menyediakan wafer bergilap satu sisi bersaiz 2‒12 inci, wafer bergilap dua sisi, wafer epitaxial, dan sokongan spesifikasi tersuai untuk pelanggan dalam peranti kuasa, MEMS, analog dan proses khusus. Kami menekankan komunikasi sepanjang definisi parameter, pemeriksaan masuk dan kelayakan permohonan.

laman web: www.sibranch.com|www.sibranchwafer.com

Untuk sokongan dalam memilih substrat gred epitaxial 200 mm, struktur pengedap bahagian belakang, atau wafer silikon tersuai lain, sila hubungi kami.