在快節(jié)奏的半導(dǎo)體制造世界中，精度和可靠性至關(guān)重要，選擇合適的鈍化材料對于確保電子設(shè)備的最佳性能至關(guān)重要。在可行的材料庫中，玻璃因其獨特的特性和多功能性而受到廣泛關(guān)注。本文著眼于玻璃如何用于鈍化，以及哪些特性使其非常適合這項工作。

了解半導(dǎo)體中的鈍化

在解讀玻璃作為鈍化材料的細(xì)節(jié)之前，了解半導(dǎo)體制造中的鈍化概念至關(guān)重要。鈍化涉及將保護材料沉積在金屬或金屬合金的表面，以增強它們對環(huán)境因素的抵抗力。

分層材料可以是有機的或無機的，應(yīng)表現(xiàn)出優(yōu)異的電絕緣性和強大的基材附著力，并阻止化學(xué)物質(zhì)的進入。對于半導(dǎo)體，鈍化對于防止降解和確保長期可靠性至關(guān)重要。^1,2

為什么使用玻璃進行鈍化？

玻璃因其獨特的性能組合而成為令人信服的鈍化選擇。例如，玻璃可以通過多種方式配制，常見類型包括 Pb-Si-Al、Zn-B-Si 和 Pb-Zn-B。這使得制造商能夠生產(chǎn)出能夠滿足低壓和高壓電氣規(guī)格的玻璃;匹配半導(dǎo)體材料的熱膨脹系數(shù);并滿足低溫加工要求。^3,4

玻璃具有化學(xué)耐受性，因此可以提供惰性屏障，防止外部因素（如水分和污染物）進入，否則這些因素可能會影響半導(dǎo)體的性能。此外，一些玻璃（如硼硅酸鹽玻璃）的高透明度使其成為具有關(guān)鍵光學(xué)特性的應(yīng)用（如光伏）的理想選擇。這種透明度實現(xiàn)了高效的能量傳輸和吸收，有助于提高半導(dǎo)體器件和太陽能電池的整體性能。^5,6

半導(dǎo)體是如何鈍化的？

玻璃可以通過多種方式沉積到半導(dǎo)體上。鈍化方法的選擇取決于半導(dǎo)體器件的具體要求、鈍化層的所需特性以及整個制造工藝等因素。在半導(dǎo)體制造中實現(xiàn)玻璃鈍化的方法包括：⁷

• 化學(xué)氣相沉積 （CVD），包括等離子體增強 CVD （PECVD）
• 物理氣相沉積 （PVD），包括 E 束沉積
• 濺射鍍膜
• 原子層沉積 （ALD）

在制造過程中，玻璃鈍化過程通常由化學(xué)程序取代，例如接觸窗口的蝕刻或觸點的電解沉積。這些程序可能會對玻璃的完整性構(gòu)成威脅。

不同鈍化玻璃的耐化學(xué)性差異很大，是確定合適的玻璃類型和伴隨的蝕刻工藝的關(guān)鍵因素。⁸

玻璃與其他材料的比較

雖然可以使用各種材料進行鈍化，但玻璃因其在溫度、濕度和時間范圍內(nèi)出色的穩(wěn)定性而脫穎而出。文獻檢索顯示，缺乏與其他常見鈍化材料的頭對頭比較;但是，可以進行一般性的比較。⁶

用于太陽能電池的非晶硅 （a-Si） 薄膜具有許多優(yōu)點。這些特點包括較低的沉積溫度，與電池制造中通常采用的溫度相反。然而，必須注意的是，非晶硅薄膜對后續(xù)的高溫過程表現(xiàn)出敏感性，這在工業(yè)制造技術(shù)中通常是必要的。⁹

同樣，AlO_x?鈍化膜可以在相對較低的溫度下應(yīng)用，但在使用特定的應(yīng)用方法時，可能會受到緩慢沉積速度的限制。這可能會給高通量技術(shù)帶來問題，例如太陽能電池生產(chǎn)。⁹

聚酰亞胺是一種常見的鈍化材料，因其強度和熱穩(wěn)定性而備受贊譽，但也容易受到水分吸收。這會影響保護涂層的強度和介電性能，從而危及半導(dǎo)體的完整性。¹⁰

玻璃鈍化的應(yīng)用

鈍化玻璃在晶圓鈍化和封裝工藝中表現(xiàn)出出色的性能，為各種半導(dǎo)體器件提供優(yōu)勢，包括：⁸

• 晶閘管
• 功率晶體管
• 二極管
• 整流器
• 壓 敏 電阻

玻璃還可用于太陽能電池鈍化。在最近的一項研究中，研究人員開發(fā)了一種在降低溫度以適應(yīng)金屬化過程之前使用高溫增強硼硅酸鹽玻璃 （BSG） 鈍化的方法。在此過程中，他們顯著提高了太陽能電池的效率。¹¹

在另一項研究中，發(fā)現(xiàn)磷酸硅酸鹽玻璃 （PSG） 可顯著提高少數(shù)載流子的實際壽命并改善太陽能電池的整體性能，尤其是在涉及納米晶硅和晶體硅的結(jié)構(gòu)中。¹²

Mo-Sci 在玻璃薄膜方面的專業(yè)知識

在智能設(shè)備的日益普及以及汽車和航空航天領(lǐng)域的進步的推動下，半導(dǎo)體鈍化玻璃市場預(yù)計將在未來幾年持續(xù)增長。³

Mo-Sci 的專長在于利用玻璃的獨特特性來創(chuàng)建量身定制的解決方案，確保許多應(yīng)用的可靠性和性能，包括玻璃密封件和玻璃涂層。聯(lián)系我們以獲取更多信息。