SOI Wafer:Daha düşük parazit kapasitesi daha güçlü kilitlenme bağışıklığı daha iyi radyasyon direnci

Ürün Bilgileri

     
      SOI (Yalıtkan Üzerinde Silikon), üç katmandan oluşan bir "sandviç" yapılı levhadır: Üst Si / Cihaz Katmanı olarak da bilinen üst silikon katmanı, transistörleri üretmek için kullanılır; orta katman elektriksel izolasyon sağlayan Gömülü Oksittir (BOX); ve alt katman silikon destek substratıdır (Sap/Alt Tabaka Gofreti).

Geleneksel Bulk Si levhalarla karşılaştırıldığında SOI levhalar, daha düşük parazitik kapasitans ve kaçak akım, daha güçlü mandal bağışıklığı, gelişmiş radyasyon direnci ve daha düşük güç tüketimi sağlayan tam dielektrik izolasyon özelliğine sahiptir. Sonuç olarak SOI, RF ön uç cihazları, güç cihazları, FD-SOI mantık işlemleri, fotonik, MEMS ve diğer gelişmiş yarı iletken uygulamalar için önemli bir alt tabaka malzemesidir.
          

         
 

Süreç Hedefleri

     Temel hedefiSOI gofret üretimiBu yöntemin amacı, bir yalıtım katmanının üzerinde, hassas bir şekilde kontrol edilen kalınlığa, dökme silikonla karşılaştırılabilir kristal kalitesine ve atomik düzeyde düzlüğe yaklaşan ultra pürüzsüz bir yüzeye sahip, tek kristalli bir silikon ince film elde etmektir.

Süreç özellikle şunları amaçlamaktadır:

①Cihaz katmanının ve BOX katmanının kalınlığını hassas bir şekilde kontrol edinnanometre düzeyinde kalınlık bütünlüğü ile. FD-SOI için, üst silikon katman tipik olarak aşağıdaki sıraya göre bir kalınlık homojenliği gerektirir:±0,5 nm.

②Üst silikon katmanında yüksek tek kristal kalitesini koruyunDüşük dislokasyon yoğunluğu, uzun azınlık taşıyıcı ömrü ve HDD gibi artık kafes hasarının olmaması.

③BOX katmanında yüksek kırılma mukavemeti, düşük kaçak akım ve düşük arayüz durumu yoğunluğu elde edinsırasına göre bir elektrik alan kuvveti ile>10 MV/cm.

④Boşluksuz bir bağlantı arayüzü sağlayınYerel delaminasyon riskleri olmadan, cihaz gereksinimlerini karşılayan uzun vadeli güvenilirlik sağlar.

⑤Yüzey parçacıklarının, metalik kirliliğin ve yüzey pürüzlülüğünün kontrol edildiğinden emin olun.temizlik ve kalite gereksinimlerini karşılamakIC dereceli yarı iletken uygulamalar.

                                                             


Ana Akım SOI Üretim Yollarının Karşılaştırılması

 

Ayrıntılı Smart Cut™ Proses Akışı

Sürece Genel Bakış:
Gelen Silikon Gofret Denetimi → RCA Temizleme → Termal Oksidasyon (BOX) → Hidrojen İyon İmplantasyonu → Temizleme / Yüzey Aktivasyonu → Wafer Bağlama → Bölme Tavlama → Dehidrojenasyon Tavlama → Kaba Taşlama / İnceltme → CMP Sonlandırma → Kurban Oksidasyon + Kimyasal Parlatma → Denetim ve Sınıflandırma → Son Temizleme ve Paketleme



Adım 1 | Gelen Gofret Denetimi ve RCA Temizliği

Proses Amacı: Parçacıkları, organik kirletici maddeleri, metal iyonlarını ve doğal oksit katmanını silikon levha yüzeyinden çıkarmak, sonraki oksidasyon ve levha bağlanması için temiz ve hidrofilik (hidroksil ile sonlandırılmış) bir yüzey elde etmek.

Ana Süreç:
SC-1 (partikül ve organik giderim için NH₄OH/H₂O₂/DI)
→ DHF (doğal oksit giderimi için seyreltilmiş HF)
→ SC-2 (metalik kirleticilerin giderilmesi için HCl/H₂O₂/DI)
→ Taşma durulama + yavaş durulamalı kurutma (SRD)

ÜretmeTeçhizat:

Tam otomatik 8 inç/12 inç toplu ıslak temizleme sistemleri (Wet Bench), SDI ve TEL sistemleri gibi tek plakalı temizleyiciler, megasonik destekli temizleme sistemleri ve SRD kurutucular.

Malzemeler ve Proses Kimyasalları:
Elektronik kalitede NH₄OH, H₂O₂, HCl ve HF; ultra saf deiyonize su (DIW, direnç 18,2 MΩ·cm); ve yüksek saflıkta N₂.

                                             

Adım 2 | BOX Büyümesi için Termal Oksidasyon
Süreç Amacı:

Tohum/Donör Gofretinin yüzeyinde, son SOI gofretinin gömülü oksit (BOX) katmanı olarak hizmet veren yüksek kaliteli bir termal oksit tabakası oluşturmak. Tipik kalınlık aralıkları25 nm ila 3 µmuygulamaya bağlı olarak. Örneğin, bazı RF cihazları genellikle nispeten kalın bir BOX katmanıyla birleştirilmiş düşük dirençli bir alt tabaka kullanır.

Oksit yoğunluğu, arayüz durumu özellikleri ve kalınlık bütünlüğü, BOX katmanının elektrik yalıtımını ve arıza performansını doğrudan etkiler.

Ana Süreç:
Tipik olarak Kuru-Islak-Kuru termal oksidasyon dizisi kullanılabilir.1000–1150°C. Daha yüksek spesifikasyona sahip ürünler için, daha yoğun bir oksit tabakası ve geliştirilmiş arayüz kalitesi elde etmek için uzun süreli kuru oksidasyon kullanılabilir.

Üretim Ekipmanları:
Dikey oksidasyon fırınları, yatay difüzyon fırınları ve RTP hızlı termal oksidasyon sistemleri (RTO).

Malzemeler ve Proses Gazları:
Yanma odasıyla ıslak oksidasyon üretimi için yüksek saflıkta O₂ (≥99,999), H₂, inert atmosferler için yüksek saflıkta N₂/Ar, kuvars fırın tüpleri ve SiC gofret tekneleri.

                                                  


Adım 3 | Hidrojen İyonu İmplantasyonu — Smart Cut™'ın Temeli

Süreç Amacı:
     H⁺ gibi hidrojen iyonları veya birleşik H₂⁺/He⁺ iyonları, oksit tabakası yoluyla silikonun içine kontrollü bir derinlikte implante edilir ve mikro boşluk veya zayıflatılmış bir tabaka oluşturulur. Bu derinlik, SOI cihaz katmanının son kalınlığına karşılık gelir.
Tipik implantasyon enerjileri arasında değişir10–200 keVyaklaşık implantasyon dozları ile2×10¹⁶–8×10¹⁶ iyon/cm². İmplantasyon enerjisi ve dozu, aktarılan katmanın kalınlığını ve son yüzey kalitesini etkiler.

Anahtar Kontroller:

• Plaka içi implantasyon bütünlüğü: <%1
• İmplantasyon sırasında istenmeyen termal etkileri önlemek için levha soğutma
• İyon ışın stabilitesi
• İmplantasyon homojenliğini geliştirmek için daha yüksek enerjilerde elektrostatik ışın taraması veya levha döndürme

Üretim Ekipmanları:
Yüksek enerjili/yüksek akımlı iyon implanterleri.

Malzemeler ve Bileşenler:
Ayrışma ve iyonizasyon için yüksek saflıkta H₂ gazı, SiC/grafit koruma bileşenleri ve Faraday kap düzenekleri.



                                                 

Adım 4 | Yüzey Temizleme ve Plazma Aktivasyonu
Süreç Amacı:
İyon implantasyonundan sonra, levha yüzeyi kirletici maddeleri uzaklaştırmak için temizlenir. İmplantasyon yüzeyi ve Saplı Gofret yüzeyi daha sonra, yüzey hidroksil yoğunluğunu artırmak ve bağlanma kapasitesini geliştirmek için genellikle N₂/O₂/Ar plazma kullanılarak plazmayla etkinleştirilir ve oda sıcaklığında yeterli başlangıç ​​bağ kuvveti sağlanır.

Üretim Ekipmanları:
Tek levha temizleme sistemleriyle birlikte bir RF plazma odasını ve bağlama odasını entegre eden plazma aktivasyon ve levha bağlama sistemleri.

Malzemeler ve Proses Gazları:
Yüksek saflıkta N₂, O₂ ve Ar proses gazları, DIW ve özel temizlik kimyasalları.

Adım 5 | Gofret Yapıştırma
Süreç Amacı:
Oksit/implante edilmiş yüzeyi aşağıya bakacak şekilde aktive edilmiş Tohum/Donör Gofreti hizalanır ve kontrollü bir atmosfer altında Saplı Gofretle temas ettirilir. Van der Waals kuvvetleri ve hidrojen bağı, oda sıcaklığında doğrudan bağlanmayı mümkün kılar (Doğrudan Bağlanma / SDB). Yapıştırma arayüzünde makroskobik boşluklardan kaçınılmalıdır.

Anahtar Kontroller:

• Yapıştırma hizalama doğruluğu
• Hazne vakum seviyesi
• Plaka kenarında gaz sıkışmasının önlenmesi
• Dalga cephesi yayılımının merkezden kenara doğru bağlanması
• İlk bağ gücü

Üretim Ekipmanları:
Tam otomatik küme tipi levha yapıştırma sistemleri.

Malzemeler ve Proses Gazları:
Yüksek saflıkta N₂ ve DIW.
​
                   
 

Adım 6 | Bölme Tavı ve Dehidrojenasyon Tavı
 

Süreç Amacı :

① Bölme Tavı:Genellikle şu saatte gerçekleştirilir:400–600°C. İmplante edilen mikro boşluklar içindeki artan hidrojen basıncı, çatlağın yayılmasını tetikleyerek Tohum/Donör Gofretinin önceden tanımlanmış zayıflatılmış katman boyunca bölünmesine neden olur. Ortaya çıkan bölünmüş yüzey genellikle nanometre ölçeğinde pürüzlülük sergiler.

② Dehidrojenasyon Tavlaması: Tipik olarak şu saatte gerçekleştirilir:900–1100°CSi-O-Si bağlanma arayüzünü daha da güçlendirirken ve genel bağ mukavemetini arttırırken, üst silikon katmanından artık hidrojeni çıkarmak için.

Üretim Ekipmanları:

Küme tavlama fırınları, dikey tavlama fırınları ve RTP sistemleri.

Malzemeler ve Proses Gazları:

Bazı işlemlerde eser miktarda O₂ içeren atmosferlerin kullanıldığı yüksek saflıkta N₂/Ar; kuvars tekneler ve fırın tüpleri.

Not:

Bölünmüş donör plakası, sonraki cilalamadan sonra yeniden kullanılabilir; bu, Smart Cut™ işleminin geleneksel BESOI'ye göre önemli maliyet avantajlarından biridir.

                                                       

Adım 7 | Kaba İnceltme (BESOI Rotası) / Taşlama
Süreç Amacı:

Smart Cut™ için, üst silikon katmanının bölünmüş yüzeyi genellikle nanometre ölçeğindeki yüzey değişikliklerini korur, bu nedenle daha büyük yüzey düzensizliklerini ortadan kaldırmak için ilk önce elmas taşlama çarkı kullanılarak hafif bir taşlama adımı gerçekleştirilir.

BESOI yöntemi için, bağlı üst silikon katman tipik olarak yaklaşık olarak725 mikronBirkaç mikrometreden birkaç on mikrometreye kadar değişebilen hedef kalınlığa kadar aşındırma, ardından daha ince kalınlık kontrolü için uygun bir dağlama durdurma katmanı kullanılarak ıslak dağlama yapılır.
 

Üretim Ekipmanları:

Silikon gofret öğütücüler; BESOI prosesi için ıslak kimyasal inceltme sistemleri de kullanılabilir.

Malzemeler ve Proses Sarf Malzemeleri:

BESOI rotasında aşındırma durdurma işlemi için elmas taşlama taşları, taşlama bulamacı ve dağlayıcılar.
 

Adım 8 | CMP — Kimyasal Mekanik Parlatma

Süreç Amacı:

CMP, yüzey pürüzlülüğünü azaltırken üst silikon katmanını hedef kalınlığa daha da azaltmak için kullanılır.RMS < 0,15 nmküresel ve yerel düzlemsellik gereksinimlerini karşılamak için 1 × 1 µm AFM taramasına dayanmaktadır.

Bu adım mükemmelliğe ulaşmak için anahtar süreçlerden biridir.cihaz katmanı kalınlığı tekdüzeliği.

Anahtar Kontroller:

1. Parlatma oranı ve seçicilik

2. Girdap akımı veya optik kalınlık izleme gibi gerçek zamanlı uç nokta tespiti

3. Parlatma pedi durum yönetimi

4. Parçacık ve metalik kalıntıları önlemek için CMP sonrası temizlik
   
                                                             
    

Adım 8 | CMP — Kimyasal Mekanik Parlatma

Süreç Amacı:

CMP, yüzey pürüzlülüğünü azaltırken üst silikon katmanını hedef kalınlığa daha da azaltmak için kullanılır.RMS < 0,15 nmküresel ve yerel düzlemsellik gereksinimlerini karşılamak için 1 × 1 µm AFM taramasına dayanmaktadır.

Bu adım mükemmelliğe ulaşmak için anahtar süreçlerden biridir.cihaz katmanı kalınlığı tekdüzeliği.

Anahtar Kontroller:

• Parlatma oranı ve seçicilik

• Girdap akımı veya optik kalınlık izleme gibi gerçek zamanlı uç nokta tespiti

• Parlatma pedi durum yönetimi

• Parçacık ve metalik kalıntıları önlemek için CMP sonrası temizlik

​Üretim Ekipmanları:

CMP parlatma sistemleri + CMP sonrası yıkayıcılar.

Malzemeler ve Sarf Malzemeleri:

Kolloidal silika aşındırıcılar ve KOH/amin bazlı pH değiştiriciler içeren, silikon parlatma için alkali silika bazlı bulamaç; poliüretan parlatma pedleri, DIW ve ped yumuşatıcıları (disk düzelticiler).

​

Adım 9 | Kurban Oksidasyon ve Son Kimyasal Parlatma
Süreç Amacı:

CMP kaplamalı üst silikon üzerinde yaklaşık olarak tüketen ince bir termal oksit tabakası büyütülür.10–20 nmsilikondan. Bu, CMP sırasında ortaya çıkan yüzey altı hasarını (SSD) ve kalan mikro kusurları oksit katmanına aktarır ve daha sonra HF kullanılarak giderilir.

Seçilen ürünlerde, yüzey kalitesini daha da artırmak için ek olarak hafif bir Touch Polish / Final Cilası uygulanabilir.

Bu adım, yüzey kusur yoğunluğunun azaltılmasına ve nihai levha yüzeyi durumunun daha da iyileştirilmesine yardımcı olur.

Üretim Ekipmanları:
Oksidasyon fırınları / RTO sistemleri, toplu HF dağlama ve temizleme sistemleri ve tek plakalı son cila CMP sistemleri (isteğe bağlı).

Malzemeler ve Kimyasallar:
Yüksek saflıkta O₂, BOE/HF tamponlu dağlayıcılar, DIW ve N₂.

Adım 10 | Muayene, Tavlama ve Son Paketleme

Süreç Amacı:

Ürün spesifikasyonlarına göre kapsamlı boyut, elektrik, yüzey kalitesi ve görsel kontroller yapılır ve ardından ürün sınıflandırması yapılır.Hazırlama / Test / Kontrolmuayene sonuçlarına dayanmaktadır.

Son temizliğin ardından gofretler mühürlenir ve kontrollü bir ortamda paketlenir. Nakliye ve depolama sırasında partikül ve çevre kirliliği riskini en aza indirmek için vakumlu kapatma veya nitrojen dolu paketleme kullanılabilir.

Üretim Ekipmanları:

Temiz iş istasyonları ve otomatik levha kutusu yükleme ekipmanı dahil olmak üzere temiz paketleme hatları ile birlikte çeşitli levha inceleme ve metroloji sistemleri.

Ambalaj Malzemeleri:

FOSB, G1000 ve açık tip Empak sistemleri gibi gofret taşıyıcıları, temiz ambalaj poşetleri, yüksek saflıkta N₂ ve etiketleme malzemeleri.

Metroloji Ürünleri ve Ekipmanları
 

Ana Hammaddeler ve Proses Sarf Malzemeleri

Üretim Ortamı Gereksinimleri
 

① <br>Temizlik:CMP, temizlik, muayene ve paketleme yapılmalıdır.ISO Sınıfı 3–4 (Sınıf 1–10)temiz odalar. Oksidasyon, tavlama ve iyon implantasyonu alanları aynı sıcaklıkta tutulmalıdır.ISO Sınıfı 5–6 veya daha iyisi.

② <br>Sıcaklık ve Nem:Ortam sıcaklığı:22±1°C; metroloji odaları tavsiye edilir20±0,5°CGeliştirilmiş film kalınlığı ölçüm doğruluğu için. Bağıl nem:%40–%50; ön yapıştırma alanı tavsiye edilir%45±%5stabil yüzey hidroksil koşullarını korumak için.

③ <br>Titreşim Kontrolü:CMP, optik film kalınlığı ölçümü ve AFM alanlarında izole temeller veya titreşim izolasyon önlemleri kullanılmalı veISO VC titreşim kriterleriekipman üreticileri tarafından belirlenen, ölçüm gürültüsünü ve cilalamayla ilgili yüzey desenlerini en aza indiren.

④ <br>UPW ve Kimyasallar:Ultra saf su (UPW) şu dirence sahip olmalıdır:25°C'de 18,2 MΩ·cmve içindekiler<5 ppb. Elektronik dereceli kimyasallar geçerli SEMI standartlarına göre kontrol edilmelidir ve merkezi bir kimyasal yönetim ve tedarik sistemi (CMS) aracılığıyla tedarik edilebilir.

⑤ ESD 与交叉污染<br>ESD ve Çapraz Kirlenme Kontrolü:Yüksek dirençli levhalar elektrostatik etkilere ve parçacık çekimine karşı daha hassastır; bu nedenle iyonlaştırıcılar, topraklama ve diğer ESD kontrol önlemleri gereklidir. Çapraz kontaminasyonu ve direnç kaymasını önlemek için ekipman, donanım ve sarf malzemeleri farklı doping spesifikasyonları arasında ayrılmalıdır.

                                               


Çözüm
 

     SOI gofretleri bunun klasik bir örneğidir.“Cihaz Olarak Malzeme”nanometre seviyesinde kalınlık kontrolüne sahip bir silikon ince filmin, aşağı yöndeki yarı iletken cihazların performans sınırlarını doğrudan etkilediği yer.

İtibarenRCA temizliğison derece kontrollü ve kirlenmeyen bir başlangıç ​​yüzeyi oluşturanhidrojen iyonu implantasyonubölme katmanını tam olarak tanımlayan ve son olarakCMP (Kimyasal Mekanik Parlatma)Vekurban oksidasyonuUltra pürüzsüz, düşük kusurlu bir yüzey oluşturan her aşama, malzeme, ekipman ve metroloji teknolojilerinin hassas bir entegrasyonunu temsil eder.

Gibi uygulamalarFD-SOI, RF ön uç cihazları, silikon fotonikler ve yüksek voltajlı güç cihazlarıgelişmeye devam ettikçe, SOI levha üretimi giderek daha katı gerekliliklerle karşı karşıya kalıyorcihaz katmanı kalınlık kontrolü, BOX performansı, yüzey kalitesi ve kusur yönetimi, SOI teknolojisini her zamankinden daha yüksek hassasiyete, daha düşük kusur seviyelerine ve gelişmiş güvenilirliğe doğru yönlendiriyor.


İlgili Ürünler

  
                                                                     


                                             IC Silikon Gofret SSP / DSP Yüzey Kaplama <30/Cm2 Parçacık 1~10ohm Direnç




                                                                         

                                           8 inç SiC Gofret Silikon Karbür Gofret Prime Kukla Araştırma Sınıfı 500um 350 Um