?

معلومات المنتج

     
      SOI (Silicon-on-Insulator) عبارة عن رقاقة بنية "ساندويتش" تتكون من ثلاث طبقات: طبقة السيليكون العلوية، والمعروفة أيضًا باسم Top Si / Device Layer، تُستخدم لتصنيع الترانزستورات؛ الطبقة الوسطى هي الأكسيد المدفون (BOX)، الذي يوفر العزل الكهربائي؛ والطبقة السفلية هي الركيزة الداعمة للسيليكون (المقبض/رقاقة الركيزة).

بالمقارنة مع رقائق Bulk Si التقليدية، تتميز رقائق SOI بعزل عازل كامل، مما يتيح انخفاض السعة الطفيلية وتيار التسرب، ومناعة أقوى للإمساك، وتحسين مقاومة الإشعاع، وانخفاض استهلاك الطاقة. ونتيجة لذلك، تعد SOI مادة ركيزة أساسية للأجهزة الأمامية للترددات اللاسلكية، وأجهزة الطاقة، والعمليات المنطقية FD-SOI، والضوئيات، وMEMS، وغيرها من تطبيقات أشباه الموصلات المتقدمة.
          

         
 

أهداف العملية

     الهدف الأساسي منتصنيع رقائق SOIالهدف هو الحصول على طبقة رقيقة من السيليكون أحادي البلورة فوق طبقة عازلة، بسمك يمكن التحكم فيه بدقة، وجودة بلورية مماثلة للسيليكون السائب، وسطح فائق النعومة يقترب من التسطيح على المستوى الذري.

وتهدف العملية على وجه التحديد إلى:

①التحكم بدقة في سمك طبقة الجهاز وطبقة BOX، مع توحيد سمك مستوى النانومتر. بالنسبة لـ FD-SOI، تتطلب طبقة السيليكون العلوية عادةً تجانسًا في السماكة± 0.5 نانومتر.

②الحفاظ على جودة عالية من الكريستال الواحد في طبقة السيليكون العليا، مع كثافة خلع منخفضة، وعمر طويل لحامل الأقلية، ولا يوجد أي ضرر متبقي للشبكة مثل محرك الأقراص الثابتة.

③حقق قوة انهيار عالية، وتيار تسرب منخفض، وكثافة حالة واجهة منخفضة في طبقة BOX، مع شدة المجال الكهربائي في حدود> 10 مف/سم.

④ضمان واجهة الترابط خالية من الفراغ، دون مخاطر التصفيح المحلية، مع توفير موثوقية طويلة الأمد تلبي متطلبات الجهاز.

⑤التأكد من عدم وجود جزيئات السطح والتلوث المعدني وخشونة السطحتلبية متطلبات النظافة والجودة لتطبيقات أشباه الموصلات من الدرجة IC.

                                                             


مقارنة طرق التصنيع السائدة لـ SOI

 

تفاصيل تدفق عملية Smart Cut™

نظرة عامة على العملية:
فحص رقاقة السيليكون الواردة ← تنظيف RCA ← الأكسدة الحرارية (BOX) ← زرع أيون الهيدروجين ← التنظيف / تنشيط السطح ← ربط الرقاقة ← تقسيم التلدين ← التلدين بإزالة الهيدروجين ← الطحن الخشن / التخفيف ← تشطيب CMP ← الأكسدة المضحية + التلميع الكيميائي ← الفحص والتصنيف ← التنظيف النهائي والتعبئة والتغليف



الخطوة 1 | فحص الرقاقة الواردة وتنظيف RCA

هدف العملية: إزالة الجسيمات والملوثات العضوية وأيونات المعادن وطبقة الأكسيد الأصلي من سطح رقاقة السيليكون، والحصول على سطح نظيف ومحب للماء (منتهي بالهيدروكسيل) للأكسدة اللاحقة وترابط الرقاقة.

العملية الرئيسية:
SC-1 (NH₄OH/H₂O₂/DI لإزالة الجسيمات والعضوية)
→ DHF (HF مخفف لإزالة الأكسيد الأصلي)
→ SC-2 (HCl/H₂O₂/DI لإزالة الملوثات المعدنية)
→ الشطف الفائض + التجفيف بالشطف البطيء (SRD)

إنتاجمعدات:

أنظمة التنظيف الرطب المؤتمتة بالكامل مقاس 8 بوصات/12 بوصة (Wet Bench)، ومنظفات الرقاقة الفردية مثل أنظمة SDI وTEL، وأنظمة التنظيف بمساعدة الموجات الضخمة، ومجففات SRD.

المواد والكيماويات العملية:
درجة إلكترونية NH₄OH، H₂O₂، HCl، وHF؛ الماء منزوع الأيونات عالى النقاء (DIW، المقاومة 18.2 MΩ·cm)؛ وعالية النقاء N₂.

                                             

الخطوة 2 | الأكسدة الحرارية لنمو الصندوق
هدف العملية:

زراعة طبقة أكسيد حرارية عالية الجودة على سطح رقاقة البذور/المانحة، والتي تعمل بمثابة طبقة الأكسيد المدفونة (BOX) لرقاقة SOI النهائية. يتراوح السماكة النموذجية من25 نانومتر إلى 3 ميكرومتر، اعتمادا على التطبيق. على سبيل المثال، تستخدم بعض أجهزة التردد اللاسلكي عادةً ركيزة منخفضة المقاومة مدمجة مع طبقة BOX سميكة نسبيًا.

تؤثر كثافة الأكسيد وخصائص حالة الواجهة وتوحيد السماكة بشكل مباشر على العزل الكهربائي وأداء الانهيار لطبقة BOX.

العملية الرئيسية:
يمكن استخدام تسلسل الأكسدة الحرارية الجافة والرطبة والجافة، عادةً عند1000-1150 درجة مئوية. بالنسبة للمنتجات ذات المواصفات الأعلى، يمكن استخدام الأكسدة الجافة الممتدة للحصول على طبقة أكسيد أكثر كثافة وتحسين جودة الواجهة.

معدات الإنتاج:
أفران الأكسدة العمودية، وأفران الانتشار الأفقي، وأنظمة الأكسدة الحرارية السريعة RTP (RTO).

المواد والغازات العملية:
عالي النقاء O₂ (≥99.999%)، H₂ لتوليد الأكسدة الرطبة مع غرفة احتراق، N₂/Ar عالي النقاء للأجواء الخاملة، وأنابيب فرن الكوارتز، وقوارب رقاقة SiC.

                                                  


الخطوة 3 | زرع أيون الهيدروجين — جوهر Smart Cut™

هدف العملية:
     يتم زرع أيونات الهيدروجين مثل H⁺، أو أيونات H₂⁺/He⁺ المدمجة، من خلال طبقة الأكسيد في السيليكون على عمق يمكن التحكم فيه، لتشكل تجويفًا صغيرًا أو طبقة ضعيفة. يتوافق هذا العمق مع السُمك النهائي لطبقة جهاز SOI.
تتراوح طاقات الزرع النموذجية من10-200 كيلو فولت، مع جرعات زرع تقريبية2×10¹⁶–8×10¹⁶ أيونات/سم². تؤثر طاقة الزرع والجرعة على سمك الطبقة المنقولة وجودة السطح النهائية.

الضوابط الرئيسية:

• توحيد عملية الزرع داخل الرقاقة: <1%
• تبريد الرقاقة لمنع التأثيرات الحرارية غير المرغوب فيها أثناء عملية الزرع
• استقرار الشعاع الأيوني
• مسح الشعاع الكهروستاتيكي أو تدوير الرقاقة عند طاقات أعلى لتحسين تجانس عملية الزرع

معدات الإنتاج:
غرسات الأيونات عالية الطاقة/التيار العالي.

المواد والمكونات:
غاز H₂ عالي النقاء للتفكك والتأين، ومكونات التدريع من SiC/الجرافيت، وتجميعات أكواب فاراداي.



                                                 

الخطوة 4 | تنظيف الأسطح وتفعيل البلازما
هدف العملية:
بعد زرع الأيونات، يتم تنظيف سطح الرقاقة لإزالة الملوثات. يتم بعد ذلك تنشيط سطح الزرع وسطح رقاقة المقبض بالبلازما، عادةً باستخدام بلازما N₂/O₂/Ar، لزيادة كثافة الهيدروكسيل السطحي وتحسين قدرة الترابط، مما يتيح قوة رابطة أولية كافية في درجة حرارة الغرفة.

معدات الإنتاج:
أنظمة تنشيط البلازما وربط الرقاقات التي تدمج غرفة بلازما الترددات اللاسلكية وغرفة الربط، جنبًا إلى جنب مع أنظمة تنظيف الرقاقة المفردة.

المواد والغازات العملية:
غازات معالجة N₂ وO₂ وAr عالية النقاء، وDIW، ومواد كيميائية مخصصة للتنظيف.

الخطوة 5 | ربط الرقاقة
هدف العملية:
تتم محاذاة البذرة / الرقاقة المانحة المنشطة، مع توجيه سطح الأكسيد / المزروع إلى الأسفل، وتلامسها مع رقاقة المقبض تحت جو متحكم فيه. تعمل قوى فان دير فال والترابط الهيدروجيني على تمكين الترابط المباشر في درجة حرارة الغرفة (Direct Bonding / SDB). وينبغي تجنب الفراغات العيانية في واجهة الترابط.

الضوابط الرئيسية:

• دقة محاذاة الترابط
• مستوى فراغ الغرفة
• منع انحباس الغاز على حافة الرقاقة
• ربط انتشار واجهة الموجة من المركز نحو الحافة
• قوة السندات الأولية

معدات الإنتاج:
أنظمة ربط الرقاقات العنقودية المؤتمتة بالكامل.

المواد والغازات العملية:
عالية النقاء N₂ وDIW.
​
                   
 

الخطوة 6 | تقسيم يصلب ونزع الهيدروجين يصلب
 

هدف العملية :

① التلدين بالتقسيم: يتم إجراؤه عادةً في400-600 درجة مئوية. يؤدي ضغط الهيدروجين المتزايد داخل التجاويف الدقيقة المزروعة إلى انتشار الشقوق، مما يتسبب في انقسام رقاقة البذور/المانحة على طول الطبقة الضعيفة المحددة مسبقًا. يُظهر السطح المنقسم الناتج عمومًا خشونة بمقياس النانومتر.

② التلدين بإزالة الهيدروجين: يتم إجراؤه عادةً في900-1100 درجة مئويةلإزالة الهيدروجين المتبقي من طبقة السيليكون العلوية مع زيادة تقوية واجهة الترابط Si-O-Si وزيادة قوة الرابطة الإجمالية.

معدات الإنتاج:

أفران التلدين العنقودية، وأفران التلدين العمودية، وأنظمة RTP.

المواد والغازات العملية:

عالي النقاء N₂/Ar، مع بعض العمليات التي تستخدم أجواء تحتوي على أثر O₂؛ قوارب الكوارتز وأنابيب الفرن.

ملحوظة:

يمكن إعادة استخدام الرقاقة المانحة المنقسمة بعد التلميع اللاحق، وهو ما يعد أحد المزايا المهمة من حيث التكلفة لعملية Smart Cut™ مقارنة بـ BESOI التقليدية.

                                                       

الخطوة 7 | التخفيف الخشن (طريق BESOI) / الطحن
هدف العملية:

بالنسبة إلى Smart Cut™، يحتفظ السطح المقسوم لطبقة السيليكون العلوية عمومًا باختلافات سطحية على نطاق نانومتر، لذلك يتم أولاً تنفيذ خطوة طحن خفيفة باستخدام عجلة طحن ماسية لإزالة المخالفات السطحية الأكبر حجمًا.

بالنسبة لمسار BESOI، عادةً ما يتم طحن طبقة السيليكون العلوية المستعبدة للأسفل تقريبًا725 ميكرومترإلى السُمك المستهدف، والذي قد يتراوح من عدة ميكرومترات إلى عدة عشرات من الميكرومترات، يليه النقش الرطب باستخدام طبقة توقف الحفر المناسبة للتحكم في السُمك بشكل أدق.
 

معدات الإنتاج :

مطاحن رقاقة السيليكون؛ يمكن أيضًا استخدام أنظمة التخفيف الكيميائية الرطبة في عملية BESOI.

المواد والمواد الاستهلاكية العملية:

عجلات طحن الماس، وملاط الطحن، والمنمشات لمعالجة الحفر في طريق BESOI.
 

الخطوة 8 | CMP - التلميع الميكانيكي الكيميائي

هدف العملية:

يتم استخدام CMP لتقليل طبقة السيليكون العلوية بشكل أكبر إلى السمك المستهدف مع تقليل خشونة السطح إلىRMS <0.15 نانومتر، استنادًا إلى مسح 1 × 1 ميكرومتر AFM، من أجل تلبية متطلبات الاستواء العالمية والمحلية.

هذه الخطوة هي إحدى العمليات الأساسية لتحقيق التميزتوحيد سمك طبقة الجهاز.

الضوابط الرئيسية :

1. معدل التلميع والانتقائية

2. الكشف عن نقطة النهاية في الوقت الحقيقي، مثل مراقبة التيار الدوامي أو السُمك البصري

3. إدارة حالة وسادة التلميع

4. تنظيف ما بعد CMP لمنع بقايا الجسيمات والمعادن
   
                                                             
    

الخطوة 8 | CMP - التلميع الميكانيكي الكيميائي

هدف العملية:

يتم استخدام CMP لتقليل طبقة السيليكون العلوية بشكل أكبر إلى السمك المستهدف مع تقليل خشونة السطح إلىRMS <0.15 نانومتر، استنادًا إلى مسح 1 × 1 ميكرومتر AFM، من أجل تلبية متطلبات الاستواء العالمية والمحلية.

هذه الخطوة هي إحدى العمليات الأساسية لتحقيق التميزتوحيد سمك طبقة الجهاز.

الضوابط الرئيسية :

• معدل التلميع والانتقائية

• الكشف عن نقطة النهاية في الوقت الحقيقي، مثل مراقبة التيار الدوامي أو السُمك البصري

• إدارة حالة وسادة التلميع

• تنظيف ما بعد CMP لمنع بقايا الجسيمات والمعادن

معدات الإنتاج:

أنظمة تلميع CMP + أجهزة غسل ما بعد CMP.

المواد والمواد الاستهلاكية:

ملاط قلوي قائم على السيليكا لتلميع السيليكون، يحتوي على مواد كاشطة سيليكا غروية ومعدِّلات pH قائمة على KOH/amine؛ وسادات تلميع من مادة البولي يوريثين، وDIW، ومكيفات الوسادة (خزائن الأقراص).

​

الخطوة 9 | الأكسدة المضحية والتلميع الكيميائي النهائي
هدف العملية:

تتم زراعة طبقة رقيقة من الأكسيد الحراري على السيليكون العلوي المصقول بـ CMP، وتستهلك تقريبًا10-20 نانومترمن السيليكون. يؤدي هذا إلى نقل الضرر تحت السطح (SSD) والعيوب الدقيقة المتبقية التي تم إدخالها أثناء CMP إلى طبقة الأكسيد، والتي تتم إزالتها بعد ذلك باستخدام HF.

بالنسبة لمنتجات محددة، يمكن تطبيق طلاء إضافي خفيف باللمس / تلميع نهائي لتحسين جودة السطح بشكل أكبر.

تساعد هذه الخطوة على تقليل كثافة عيوب السطح وتحسين حالة سطح الرقاقة النهائية.

معدات الإنتاج:
أفران الأكسدة / أنظمة RTO، وأنظمة الحفر والتنظيف الدفعية ذات التردد العالي، وأنظمة CMP ذات الصقل النهائي للرقاقة الواحدة (اختياري).

المواد والكيماويات:
عالية النقاء O₂، BOE/HF مخزنة للنقش، DIW، وN₂.

الخطوة 10 | التفتيش والتليين والتعبئة النهائية

هدف العملية:

يتم إجراء فحوصات شاملة للأبعاد والكهرباء وجودة السطح والبصرية وفقًا لمواصفات المنتج، يليها تصنيف المنتج مثلأولي / اختبار / تحكمبناء على نتائج التفتيش.

بعد التنظيف النهائي، يتم إغلاق الرقائق وتعبئتها في بيئة خاضعة للرقابة. يمكن استخدام الختم الفراغي أو التغليف المملوء بالنيتروجين لتقليل مخاطر التلوث بالجسيمات والبيئية أثناء النقل والتخزين.

معدات الإنتاج:

أنظمة مختلفة لفحص وقياس الرقاقات، جنبًا إلى جنب مع خطوط التعبئة والتغليف النظيفة بما في ذلك محطات العمل النظيفة ومعدات تحميل صناديق الرقاقات الآلية.

مواد التعبئة والتغليف:

ناقلات الويفر مثل FOSB، وG1000، وأنظمة Empak من النوع المفتوح، وأكياس التغليف النظيفة، وN₂ عالية النقاء، ومواد وضع العلامات.

عناصر ومعدات القياس
 

المواد الخام الرئيسية والمواد الاستهلاكية العملية

متطلبات بيئة التصنيع
 

①<br>النظافة: يجب إجراء CMP والتنظيف والفحص والتعبئة والتغليففئة ISO 3-4 (الفئة 1-10)غرف الأبحاث. يجب الحفاظ على مناطق الأكسدة والتليين وزرع الأيوناتفئة ISO 5-6 أو أفضل.

②<br>درجة الحرارة والرطوبة:درجة الحرارة المحيطة:22±1 درجة مئوية; يوصى بغرف القياس في20 ± 0.5 درجة مئويةلتحسين دقة قياس سماكة الفيلم. الرطوبة النسبية:40%-50%; يوصى بمنطقة الربط المسبق في45% ± 5%للحفاظ على ظروف الهيدروكسيل السطحية مستقرة.

③<br>التحكم في الاهتزاز: يجب أن تستخدم مناطق CMP وقياس سماكة الفيلم البصري وAFM أسس معزولة أو مقاييس عزل الاهتزاز وتتوافق معمعايير الاهتزاز ISO VCالمحددة من قبل الشركات المصنعة للمعدات، مما يقلل من ضوضاء القياس وأنماط السطح المرتبطة بالتلميع.

④ <br>UPW والكيماويات: يجب أن يكون للمياه فائقة النقاء (UPW) مقاومة18.2 متر مكعب · سم عند 25 درجة مئويةو جدول المحتويات<5 جزء في المليون. يجب التحكم في المواد الكيميائية ذات الدرجة الإلكترونية وفقًا لمعايير SEMI المعمول بها ويمكن توفيرها من خلال نظام مركزي لإدارة وإمداد المواد الكيميائية (CMS).

⑤ ESD 与交叉污染<br>ESD والتحكم في التلوث المتبادل:الرقائق عالية المقاومة أكثر عرضة للتأثيرات الكهروستاتيكية وجاذبية الجسيمات؛ لذلك هناك حاجة إلى المؤينات والتأريض وغيرها من تدابير التحكم في البيئة والتنمية المستدامة. يجب فصل المعدات والتركيبات والمواد الاستهلاكية بين مواصفات المنشطات المختلفة لمنع التلوث المتبادل وانحراف المقاومة.

                                               


خاتمة
 

     تعتبر رقائق SOI مثالًا كلاسيكيًا على ذلك"المادة كجهاز"حيث يؤثر فيلم رقيق من السيليكون مع التحكم في سمك مستوى النانومتر بشكل مباشر على حدود أداء أجهزة أشباه الموصلات النهائية.

منتنظيف ار سي ايه، والذي ينشئ سطح انطلاق عالي التحكم وخالي من التلوث، لزرع أيون الهيدروجين، والذي يحدد بدقة طبقة التقسيم، وأخيرًاCMP (التلميع الميكانيكي الكيميائي)والأكسدة القربانية، والتي تخلق سطحًا فائق النعومة ومنخفض العيوب، تمثل كل مرحلة تكاملًا دقيقًا للمواد والمعدات وتقنيات القياس.

مثل التطبيقات مثلFD-SOI، وأجهزة الواجهة الأمامية للترددات اللاسلكية، وضوئيات السيليكون، وأجهزة الطاقة ذات الجهد العاليمواصلة تطوير، يواجه تصنيع رقاقة SOI متطلبات صارمة على نحو متزايدالتحكم في سمك طبقة الجهاز وأداء الصندوق وجودة السطح وإدارة العيوب، دفع تقنية SOI نحو دقة أعلى من أي وقت مضى، ومستويات عيوب أقل، وموثوقية محسنة.


المنتجات ذات الصلة

  
                                                                     


                                             IC رقاقة السيليكون SSP / DSP الانتهاء من السطح <30 / Cm2 الجسيمات 1 ~ 10ohm المقاومة




                                                                         

                                           8 بوصة كربيد السيليكون رقاقة كربيد السيليكون رئيس الدمية البحث الصف 500um 350 أم