CC BY
132
УДК 621.793.669.058
ФОРМИРОВАНИЕ МЕТАЛЛИЗАЦИИИ НА ОБРАТНОЙ СТОРОНЕ КРЕМНИЕВЫХ ПЛАСТИН
М.И. Горлов, М. А. Мешкова
Снижение микрорельефа и напыление подслоя алюминия позволяют повысить адгезию металлизации на обратной стороне кремниевых пластин и снизить вероятность расслоения системы Ni-Ag.
Ключевые слова: металлизация, кремниевые пластины, напыление
Формирование металлизации на обратной стороне кремниевых пластин является одной из конечных операций кристального производства,
обеспечивающей надежный
механический и омический контакт при последующей сборке кристалла в корпус.
Для формирования металлизации применяется вакуумное напылительное оборудование на основе магнетронных распылительных систем, так как
магнетронное распыление обладает рядом достоинств, основным из которых является высокая скорость роста пленок, их хорошая адгезия и незначительное загрязнение посторонними газовыми включениями.
Сама металлизация ранее представляла собой трехкомпонентную систему, состоящую из титана, никеля и серебра (Л-Ni-Ag), напыляемых в одном технологическом процессе. Первым слоем наносился титан толщиной 0,1 мкм, он имеет хорошую адгезию к кремнию.
Следующим пылился никель толщиной около 0,4 мкм, обладающий хорошей
канавки
адгезией к титану. Никель окисляется на воздухе, и поэтому для его пассивации напылялся слой серебра толщиной 0,5 мкм. Расслоение системы никель-серебро являлось наиболее распространенным видом дефектов при формировании металлизации к обратной стороне кремниевых пластин. Одна из причин этого сильно развитый рельеф шлифованной поверхности, нарушающий сплошность Ag металлизации. Именно в данных областях и происходит взаимодействие влаги с N1, в результате чего на пластинах возможно локальное расслоение. На рис. 1. видно, что на пластине с сильно развитым рельефом наблюдаются канавки, в которых слой серебра тоньше или вообще отсутствует. Поэтому для повышения адгезионных свойств на данной границе была предпринята планаризация поверхности обратной стороны за счет увеличения толщины подслоя Ag до 1,5 мкм. На рис. 2. представлены фотографии, которые были сделаны на электронном микроскопе 18Ы6380ЬУ.
Рис. 1. Фотография поверхности обратной стороны
Горлов Митрофан Иванович - ВГТУ, д-р техн. наук, профессор, тел. 43-76-95 Мешкова Марина Александровна - ВГТУ, соискатель, тел. 43-76-95
в) г)
Рис. 2. Фотографии обратной стороны пластин
Самое большое количество канавок наблюдается у пластин с толщиной Ag 0,50,8 мкм (рис. 2а, б), а самое маленькое у пластин с толщиной Ag равной 1,5 мкм (рис.
2в, г).
Из рис. 2. видно, что увеличение толщины Ag приводит к заращиванию канавок, остающихся после шлифовки, но не убирает их совсем. Так же этот способ приводит к увеличению расхода Ag и удорожанию стоимости изделий. Поэтому наиболее эффективным способом получения сплошной пленки Ag без увеличения ее толщины является снижение микрорельефа при утонении пластин. На рис. 3. приведены фотографии поверхности обратной стороны с А1- ТІ-№^ (а), ТІ-№^ (б)
в зависимости от толщины Ag металлизации
металлизацией. Из рисунка видно, что снижение микрорельефа при утонении позволяет получать сплошную пленку серебряной металлизации.
Снижение микрорельефа приводит к ухудшению адгезии Л к Si за счет уменьшения поверхности сцепления. Для сохранения адгезионных свойств наносится дополнительная пленка А1 между Si и Т^ имеющая хорошую адгезию как к Si, так и к Т^ но А1 как элемент 3-й группы образует с кремнием выпрямляющий контакт. Поэтому была проведена работа по оптимизации толщины напыляемой пленки, в результате которой установлено, что приемлемая толщина напыляемого слоя А1 должна составлять 0,15-0,2 мкм.
Рис. 3. Фотографии поверхности обратной стороны пластин в зависимости от рельефа созданного
при утонении
б)
Рис. 3. Фотографии поверхности обратной стороны пластин в зависимости от рельефа созданного
при утонении (продолжение)
Оценка влияния подслоя А1 на электрические параметры проводилась по следующей схеме: вначале контролировали
прямое падение напряжения (и прям.) перед шлифовкой,
далее шлифовали пластины и формировали металлизацию обратной стороны, затем опять замеряли И прям. Изменения значения И прям. до утонения и после напыления обратной стороны не обнаружено, т. е. нет ухудшения параметров прямой ветви.
Для аттестации адгезии металлизации обратной стороны проводился контроль прочности крепления кристаллов методом пайки и проверки усилия сдвига. Минимально-допустимое значение усилия сдвига 0,022 кН. Из таблицы следует, что усилие сдвига превышает норму в 3 раза и адгезионные свойства металлизации не ухудшаются.
Результат измерения усилия сдвига
Тип металлизации Усилие сдвига кристаллов, кН
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Ti-Ni-Ag 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,06 0,1 0,1 0,08 0,08
Al- Ti-Ni-Ag 0,08 0,1 0,1 0,08 0,08 0,08 0,08 0,1 0,1 0,1
Таким образом, снижение микрорельефа при отслоения металлизации и получить
утонении кремниевых пластин и напыление надежный омический контакт.
подслоя А1 позволяют повысить надежность изделия за счет снижения вероятности
Воронежский государственный технический университет
SILICON WAFER BACKSIDE METALLIZATION FORMING.
M.I. Gorlov, M.A. Meshkova
Micro relief decreasing and substrate Al diffusion allow to increase the metallization adhesion on the wafer backside and to reduce the possibility of Ni-Ag system peeling
Key words: metallization, silicon wafers, sputtering
