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CN109932337B - 一种用于评价硅基背封膜致密性的装置和方法 - Google Patents

一种用于评价硅基背封膜致密性的装置和方法 Download PDF

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曲翔
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Abstract

本发明公开了一种用于评价硅基背封膜致密性的装置和方法。该装置包括：24V电源、漏点检测槽、检测电解质、检测电极和矩形连接电极；其中，24V电源的正极和负极分别通过导线与检测电极和矩形连接电极相连接；检测电极和矩形连接电极置于漏点检测槽中，硅基背封膜待测样品的正面与矩形连接电极相连；检测电极位于硅基背封膜待测样品上方。方法包括：(1)测试待测样品背封膜的折射率；(2)将样品正面薄膜去除，与矩形电极相连；(3)将连接好电极的样品平放于电解质中；(4)打开电源，用检测电极检漏；(5)测试整个面的漏点数；(6)测试漏电和良率。本发明不受制备工艺限制，应用广泛，填补了硅基二氧化硅背封膜致密性检测的空白。

Description

一种用于评价硅基背封膜致密性的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于评价硅基背封膜致密性的装置和方法。
背景技术
随着国内集成电路产业的迅速发展，硅晶圆衬底材料的需求量也越来越大，质量要求越来越严格，为了防止重掺杂硅片在外延生产过程中引起杂质的外扩散和自掺杂，引入了背封工艺，由于二氧化硅具有硬度高、耐磨性好、绝热性好、光透过率高、抗侵蚀能力强以及良好的介电性质，同时杂质在二氧化硅中的扩散系数远小于在硅基中的扩散系数，所以硅基背封通常是在硅基晶圆衬底片的背面生长一层二氧化硅薄膜对晶圆衬底片中的杂质进行有效封堵，防止杂质从衬底中溢出，由于薄膜通常长在背面，顾名思义也称之为背封。
背封二氧化硅薄膜虽然对衬底杂质有封堵效果，但是由于二氧化硅的生长工艺较多，硅基比较常用的是用化学气相淀积方式制备，化学气相淀积又分为常压化学气相沉积(APCVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)、等离子增强化学气相沉积(PECVD)和光化学气相沉积等。由于硅薄膜制备的多样性，硅基背封膜对杂质的封堵效果也有差异。产生差异的主要原因是背封膜的致密性不一致所致，所以对硅基背封薄膜致密性的评价也成了一个不断研究的课题。
目前针对硅基背封没有系统的评价手段，主要通过折射率测试，这种方法缺陷比较严重，只能确认是否是二氧化硅，在IC器件使用过程中杂质溢出导致失效严重，硅基背封薄膜的致密性不稳定，良率较低。
发明内容
针对现有评价手段存在的以上问题，本发明目的在于提供一种用于评价硅基背封膜致密性的简易装置。
本发明的另一目的在于提供使用上述装置评价硅基背封膜致密性的方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于评价硅基背封膜致密性的装置，该装置包括：24V电源、漏点检测槽、检测电解质、检测电极和矩形连接电极；其中，24V电源的正极和负极分别通过导线与检测电极和矩形连接电极相连接；检测电极和矩形连接电极置于漏点检测槽中，硅基背封膜待测样品的正面与矩形连接电极相连；检测电极位于硅基背封膜待测样品上方。
优选地，所述检测电极位于硅基背封膜待测样品上方2-3cm处。
优选地，所述检测电极为环状，其内径为4-6cm；其材质为良导体，例如不锈钢、镍等材料。
优选地，所述漏点检测槽为PVDF材质，检测电解质为NaCl饱和溶液。
一种利用所述的装置评价硅基背封膜致密性的方法，包括以下步骤：
(1)测试样品背封膜的折射率；
(2)将折射率合格的待测样品正面的二氧化硅薄膜去除后，与矩形连接电极相连，硅基正面与矩形连接电极充分接触；
(3)将连接有待测样品的矩形连接电极置于漏点检测槽中，待测样品平放在检测电解质中，背封膜朝上，距液面5-7cm，将检测电极置于待测样品和液面之间，距待测样品表面2-3cm；
(4)打开24V电源，然后将检测电极在待测样品上方移动，观察是否有气泡从背封膜冒出；
(5)数气泡点个数，整个表面气泡点出不超过3个的为合格样品；
(6)对合格样品进行工艺测试，观察是否存在漏电流失效。
本发明的优点在于：
通过本发明能够检测出合格的硅基背封薄膜材料，在IC器件使用过程中封堵效果良好，良率提升10％以上；本发明不受制备工艺限制，应用广泛，填补了硅基二氧化硅背封膜致密性检测的空白。
附图说明
图1为本发明的硅基背封膜致密性检测装置的结构示意图。
图2为本发明的硅基背封膜致密性检测装置的电极图。
图3为本发明的硅基背封薄膜衬底示意图。
图4为本发明的硅基背封膜致密性评价方法的流程图。
具体实施方式
如图1至图3所示，本发明用于评价硅基背封膜致密性的装置，该装置包括：24V电源1、漏点检测槽2、检测电解质3、检测电极4和矩形连接电极6；其中，24V电源的正极和负极分别通过导线与检测电极4和矩形连接电极6相连接；检测电极4和矩形连接电极5置于漏点检测槽2中，将硅基背封膜样品5置于矩形连接电极6的上表面，硅基背封膜样品的正面即硅基面8与矩形电极相连，硅基背封膜样品的背即背封膜面9朝向上液面方向，距上液面5-7cm；检测电极4位于硅基背封膜待测样品5上方2-3cm处。检测电极4为环状，材料为良导体，圆孔直径4-6cm。漏点检测槽2为PVDF材质，检测电解质3为NaCl饱和溶液。在检测过程中，检测电极在样品上方移动，有气泡7从背封膜冒出的地方，说明密封性有问题。
如图4所示，为本发明的硅基背封膜致密性评价方法的流程图。该方法包括以下工序：
(1)测试待测样品背封膜的折射率；
(2)将样品正面薄膜去除，与矩形电极相连；
(3)将连接好电极的样品平放于电解质中；
(4)打开电源，用检测电极检漏；
(5)测试整个面的漏点数；
(6)测试漏电和良率。
实施例1
本实施例利用本发明的装置评价硅基背封膜致密性，方法包括如下步骤：取用LPCVD生长8英寸硅基二氧化硅背封膜样品，测试背封膜的折射率，折射率为1.42-1.44的硅基背封膜为折射率合格的样品。将折射率合格的硅基背封膜样品正面二氧化硅薄膜去除；准备好本发明检测装置，将硅基背封膜样品的正面与该装置矩形连接电极相连，应保证电极与正面硅基充分接触。将连接好矩形连接电极的样品置于漏点检测槽中，样品平放在电解质中，有背封膜的面朝向液面，距液面5cm，将检测电极置于样品和液面之间，距测试样品表面2cm。打开24V电源，然后将检测电极在样品上方移动，看是否有气泡从背封膜冒出(如有气泡说明致密性有问题)，数气泡点个数，关闭电源，取出样品。对于检测过程气泡数少于3个的样品进行后续IC加工生产，生产过程中产品无杂质导致的漏电失效，工艺稳定，漏电良率100％满足要求(未检测的正常加工致密性良率87％左右)。
实施例2
本实施例利用本发明的装置评价硅基背封膜致密性，方法包括如下步骤：取用LPCVD生长6英寸硅基二氧化硅背封膜样品，测试背封膜的折射率，折射率为1.42-1.44的硅基背封膜为折射率合格的样品。将折射率合格的硅基背封膜样品的正面二氧化硅薄膜去除；准备好本发明检测装置，将硅基背封膜样品正面与该装置矩形连接电极相连，应保证电极与正面硅基充分接触。将连接好矩形连接电极的样品置于漏点检测槽中，样品平放在电解质中，有背封膜的面朝向液面，距液面7cm，将检测电极置于样品和液面之间，距测试样品表面2.5cm。打开24V电源，然后将检测电极在样品上方移动，看是否有气泡从背封膜冒出(如有气泡说明致密性有问题)，数气泡点个数，关闭电源，取出样品。对于检测过程气泡数少于3个的产品进行后续IC加工生产，生产过程中产品无杂质导致的漏电失效，工艺稳定，漏电良率100％满足要求(未检测的正常加工致密性良率87％左右)。
实施例3
本实施例利用本发明的装置评价硅基背封膜致密性，方法包括如下步骤：取用APCVD生长8英寸硅基二氧化硅背封膜样品，测试背封膜的折射率，折射率为1.42-1.44的硅基背封膜为折射率合格的样品。将折射率合格的硅基背封膜样品正面二氧化硅薄膜去除；准备好本发明检测装置，将硅基背封膜样品的正面与该装置矩形连接电极相连，应保证电极与正面硅基充分接触。将连接好矩形连接电极的样品置于漏点检测槽中，样品平放在电解质中，有背封膜的面朝向液面，距液面6.4cm，将检测电极置于样品和液面之间，距测试样品表面2.8cm。打开24V电源，然后将检测电极在样品上方移动，看是否有气泡从背封膜冒出(如有气泡说明致密性有问题)，数气泡点个数，关闭电源，取出样品。对于检测过程气泡数少于3个的产品进行后续IC加工生产，生产过程中产品无杂质导致的漏电失效，工艺稳定，漏电良率100％满足要求(未检测的正常加工致密性良率87％左右)。

Claims (3)

1.一种评价硅基背封膜致密性的方法，其特征在于，该方法所使用的装置包括：24V电源、漏点检测槽、检测电解质、检测电极和矩形连接电极；其中，24V电源的正极和负极分别通过导线与检测电极和矩形连接电极相连接；检测电极和矩形连接电极置于漏点检测槽中，硅基背封膜待测样品的正面与矩形连接电极相连；检测电极位于硅基背封膜待测样品上方；
该方法包括以下步骤：
(1)测试样品背封膜的折射率；
(2)将折射率合格的待测样品正面的二氧化硅薄膜去除后，与矩形连接电极相连，硅基正面与矩形连接电极充分接触；
(3)将连接有待测样品的矩形连接电极置于漏点检测槽中，待测样品平放在检测电解质中，背封膜朝上，距液面5-7cm，将检测电极置于待测样品和液面之间，距待测样品表面2-3cm，所述检测电极为环状，其内径为4-6cm；
(4)打开24V电源，然后将检测电极在待测样品上方移动，观察是否有气泡从背封膜冒出；
(5)数气泡点个数，整个表面气泡点出不超过3个的为合格样品；
(6)对合格样品进行工艺测试，观察是否存在漏电流失效。
2.根据权利要求1所述的评价硅基背封膜致密性的方法，其特征在于，所述检测电极的材质为良导体。
3.根据权利要求1所述的评价硅基背封膜致密性的方法，其特征在于，所述漏点检测槽为PVDF材质，所述检测电解质为NaCl饱和溶液。
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