美国 Mo-Sci 玻璃微球在半导体行业的钝化应用

在快节奏的半导体制造世界中，精度和可靠性至关重要，选择合适的钝化材料对于确保电子设备的最佳性能至关重要。在可行的材料库中，玻璃因其独特的特性和多功能性而受到广泛关注。本文着眼于玻璃如何用于钝化，以及哪些特性使其非常适合这项工作。

了解半导体中的钝化

在解读玻璃作为钝化材料的细节之前，了解半导体制造中的钝化概念至关重要。钝化涉及将保护材料沉积在金属或金属合金的表面，以增强它们对环境因素的抵抗力。分层材料可以是有机的或无机的，应表现出优异的电绝缘性和强大的基材附着力，并阻止化学物质的进入。对于半导体，钝化对于防止降解和确保长期可靠性至关重要。^1,2

为什么使用玻璃进行钝化？

玻璃因其独特的性能组合而成为令人信服的钝化选择。例如，玻璃可以通过多种方式配制，常见类型包括 Pb-Si-Al、Zn-B-Si 和 Pb-Zn-B。这使得制造商能够生产出能够满足低压和高压电气规格的玻璃;匹配半导体材料的热膨胀系数;并满足低温加工要求。^3,4 玻璃具有化学耐受性，因此可以提供惰性屏障，防止外部因素（如水分和污染物）进入，否则这些因素可能会影响半导体的性能。此外，一些玻璃（如硼硅酸盐玻璃）的高透明度使其成为具有关键光学特性的应用（如光伏）的理想选择。这种透明度实现了高效的能量传输和吸收，有助于提高半导体器件和太阳能电池的整体性能。^5,6

半导体是如何钝化的？

玻璃可以通过多种方式沉积到半导体上。钝化方法的选择取决于半导体器件的具体要求、钝化层的所需特性以及整个制造工艺等因素。在半导体制造中实现玻璃钝化的方法包括：⁷

化学气相沉积（CVD），包括等离子体增强 CVD （PECVD）
物理气相沉积（PVD），包括 E 束沉积
溅射镀膜
原子层沉积（ALD）

在制造过程中，玻璃钝化过程通常由化学程序取代，例如接触窗口的蚀刻或触点的电解沉积。这些程序可能会对玻璃的完整性构成威胁。不同钝化玻璃的耐化学性差异很大，是确定合适的玻璃类型和伴随的蚀刻工艺的关键因素。⁸

玻璃与其他材料的比较

虽然可以使用各种材料进行钝化，但玻璃因其在温度、湿度和时间范围内出色的稳定性而脱颖而出。文献检索显示，缺乏与其他常见钝化材料的头对头比较;但是，可以进行一般性的比较。⁶ 用于太阳能电池的非晶硅（a-Si）薄膜具有许多优点。这些特点包括较低的沉积温度，与电池制造中通常采用的温度相反。然而，必须注意的是，非晶硅薄膜对后续的高温过程表现出敏感性，这在工业制造技术中通常是必要的。⁹ 同样，AlO_x 钝化膜可以在相对较低的温度下应用，但在使用特定的应用方法时，可能会受到缓慢沉积速度的限制。这可能会给高通量技术带来问题，例如太阳能电池生产。⁹ 聚酰亚胺是一种常见的钝化材料，因其强度和热稳定性而备受赞誉，但也容易受到水分吸收。这会影响保护涂层的强度和介电性能，从而危及半导体的完整性。¹⁰

玻璃钝化的应用

钝化玻璃在晶圆钝化和封装工艺中表现出出色的性能，为各种半导体器件提供优势，包括：⁸

晶闸管
功率晶体管
二极管
整流器
压敏电阻

玻璃还可用于太阳能电池钝化。在最近的一项研究中，研究人员开发了一种在降低温度以适应金属化过程之前使用高温增强硼硅酸盐玻璃（BSG）钝化的方法。在此过程中，他们显著提高了太阳能电池的效率。¹¹ 在另一项研究中，发现磷酸硅酸盐玻璃（PSG）可显着提高少数载流子的实际寿命并改善太阳能电池的整体性能，尤其是在涉及纳米晶硅和晶体硅的结构中。¹²

Mo-Sci 在玻璃薄膜方面的专业知识

在智能设备的日益普及以及汽车和航空航天领域的进步的推动下，半导体钝化玻璃市场预计将在未来几年持续增长。³ Mo-Sci 的专长在于利用玻璃的独特特性来创建量身定制的解决方案，确保许多应用的可靠性和性能，包括玻璃密封件和玻璃涂层。联系我们以获取更多信息。

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