WaferProcess工藝制造流程

1、 3.技術(shù)說明3.1微機(jī)械加工3.1.1清洗簡介：清洗工藝在于去除襯底材料衣面的有機(jī)物、金屬玷污以及非金屬玷污，超臨界二氧化碳干燥能夠去除微小結(jié)構(gòu)中的玷污，同時(shí)防止釋放的微結(jié)構(gòu)黏附在襯底上。清洗工藝包括標(biāo)準(zhǔn)清洗、去膠清洗、薄膜淀積前清洗、超臨界干燥、兆聲清洗。處理材料：直徑為100mm的硅片、玻璃片以及SOI,厚度范圍4001500umo（1）標(biāo)準(zhǔn)清洗采用硫酸和雙氧水溶液去除襯底材料上的有機(jī)物，氨水和雙氧水溶液去除襯底材料上的非金屬玷污，鹽酸和雙氧水溶液去除襯底材料上的金屬玷污。溶液溫度設(shè)備硫酸：雙氧水（80%：20%）120C清洗槽氨水：雙氧水：水（1：1：5）75C清洗槽鹽酸：雙氧水：水（

2、1：1：7）75C清洗槽處理面數(shù)：雙面清洗槽去膠清洗采用硫酸和雙氧水溶液去除襯底材料上的光刻膠材料。溶液溫度設(shè)備硫酸：雙氧水(80%：20%)120C清洗槽處理面數(shù)：雙面薄膜淀積前清洗在薄膜淀積前，在標(biāo)準(zhǔn)清洗后加入稀氫氟酸溶液短時(shí)間浸泡,去除裸硅片自然氧化層。溶液溫度設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)清洗HF：H20（1：50）25C腐蝕槽處理面數(shù)：雙面超臨界干燥超臨界清洗用于去除微結(jié)構(gòu)里不易去除沾污，或者防止釋放后的微結(jié)構(gòu)不黏附在襯底表面上。處理面數(shù)：單面、小面積尺寸的芯片超臨界干燥 # #兆聲清洗鍵合技術(shù)要求襯底材料的表面非常干凈，硅片經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)清洗后,還要用兆聲清洗進(jìn)行處理以增強(qiáng)鍵合效果。處理面數(shù)：雙面 # 兆聲清

3、洗設(shè)備 3.1.2氧化簡介：氧化工藝在硅片表面熱生長一層均勻的介質(zhì)薄膜，用作絕緣、或者掩模材料。氧化工藝包括高溫干氧氧化、高溫濕氧氧化。處理材料：符合進(jìn)爐凈化標(biāo)準(zhǔn)以及承受處理的溫度，襯底材料直徑100mm,厚度范圍400-1500umo(1)高溫干氧氧化高溫?zé)岣裳跹趸に囜槍杵?，在高溫下通干噪的高純氧氣，在硅片農(nóng)面生長均勻的二氧化硅薄膜，氧化速率慢，薄膜致密，固定電荷密度少。條件溫度厚度設(shè)備干燥氧氣950-1150C0.10.5um氧化爐處理面數(shù)：雙面片數(shù)/批：最多48片檢驗(yàn)：氧化層厚度偏差+/-5%氧化爐 # #(2)高溫濕氧氧化 高溫濕氧氧化工藝?yán)脷溲鹾铣伤趸杵?，氧化速率比干氧?/p>

4、藝大大提高，可以制備厚二氧化硅薄膜，但氧化層的致密性不如干氧氧化的薄膜。條件溫度厚度設(shè)備氧氣、氫氣950-1150C0.12um氧化爐處理面數(shù)：雙面片數(shù)/批：最多48片檢驗(yàn)：氧化層厚度偏岸+/-5%3.1.3擴(kuò)散簡介：擴(kuò)散工藝在硅片表面摻入三價(jià)或者五價(jià)元素，改變硅片的導(dǎo)電類型和電阻率，在微機(jī)械應(yīng)用中，濃硼自停止腐蝕技術(shù)可以制備幾個(gè)微米厚的薄膜。擴(kuò)散工藝包括高電阻率硼擴(kuò)散工藝、低電阻率硼擴(kuò)散工藝。處理材料：符合進(jìn)爐凈化標(biāo)準(zhǔn)以及承受處理的溫度，襯底材料直徑100mm,厚度400T500um。（1）高電阻率硼擴(kuò)散工藝條件溫度結(jié)深方塊電阻設(shè)備硼源GS-126950-1150C0.10.5um100Q/

5、擴(kuò)散爐處理面數(shù)：雙面片數(shù)/批：最多48片檢驗(yàn)：方塊電阻偏差+/-5%,結(jié)深偏差+/-5%擴(kuò)散爐（2）低電阻率硼擴(kuò)散工藝條件溫度結(jié)深方塊電阻設(shè)備硼源GS-139950-1150C0.10.5um15Q/擴(kuò)散爐處理面數(shù)：雙面片數(shù)/批：最多48片檢驗(yàn)：方塊電阻偏差+/-5%,結(jié)深+/-5%3.1.4光刻簡介：光刻工藝是微機(jī)械技術(shù)里用得最頻繁，最關(guān)鍵得技術(shù)z,光刻工藝將掩膜圖形轉(zhuǎn)移到襯底農(nóng)面的光刻膠圖形上，根據(jù)曝光方式可分為接觸式、接近式和投影式，根據(jù)光刻面數(shù)的不同有單面對準(zhǔn)光刻和雙面對準(zhǔn)光刻，根據(jù)光刻膠類型不同，有薄膠光刻和厚膠光刻。-般的光刻流程包括前處理、勻膠、前烘、對準(zhǔn)曝光、顯影、后烘,可以根

6、據(jù)實(shí)際情況調(diào)整流程中的操作。目前提供單面接觸式對準(zhǔn)光刻、雙面接觸式對準(zhǔn)光刻服務(wù)。處理材料：襯底材料直徑100mm,厚度400-5000umo（1）單面接觸式對準(zhǔn)光刻光刻膠類型光刻膠厚度最小線寬套準(zhǔn)精度設(shè)備Shipley61120.5-2Oum1.5um1.SumKarlSussMA6Shipley18130.5-1.Sum1.5um1.SumKarlSussMA6Shipley18181.0-3.Oum2.Oum1.SumKarlSussMA6ShipleyAZ46204.0-10.Oum3.5um2.OumKarlSussMA6片數(shù)/批：1驗(yàn)：膠厚度偏差+/-5%,根據(jù)測量圖形測試最小線寬

7、# #涂膠機(jī)自動涂膠機(jī)wu191E3AS01a151ooMMI79 # #烘膠熱板微波去膠機(jī) KarlSussMA6光刻機(jī)（2）雙面接觸式對準(zhǔn)光刻雙面接觸式對準(zhǔn)光刻同樣適用于上述的四種光刻膠，套準(zhǔn)精度比單面套準(zhǔn)的低。（3）噴膠工具噴膠設(shè)備介紹：可以對硅片農(nóng)面的三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行噴膠工藝，并全面覆蓋三維結(jié)構(gòu)農(nóng)面，能很好地保護(hù)結(jié)構(gòu)農(nóng)面和側(cè)壁，同時(shí)膠厚可達(dá)十微米左右。3.1.5蝕刻工藝簡介：蝕刻技術(shù)主要對各種薄膜以及體硅進(jìn)行加工，通常有濕法腐蝕工藝和干法刻蝕工藝，薄膜的濕法腐蝕技術(shù)對襯底具有高的選擇比，一般是各向同性的腐蝕方式，硅的KOH濕法腐蝕技術(shù)是各向杲性的。干法刻蝕主要是STSDRIE提供的硅深刻蝕

8、和OxfordIonBeam提供的薄膜刻蝕服務(wù)。濕法腐蝕技術(shù)和干法刻蝕技術(shù)針對不同的材料選用不同的設(shè)備和配方。(1)濕法腐蝕腐蝕材料配方溫度(0腐蝕速率腐蝕性質(zhì)設(shè)備Si02HF：NH4F：H2045320nm/min各向同性腐蝕槽AlH3P04563500A/min各向同性腐蝕槽SiKOH(40%)404.40.5um/h各向異性腐蝕槽Si02KOH(40%)409.8nm/h各向同性腐蝕槽SiKOH(40%)509.0lum/h各向異性腐蝕槽Si02KOH(40%)5012.6nm/h各向同性腐蝕槽SiKOH(40%)6018.0lum/h各向異性腐蝕槽Si02KOH(40%)6033.9n

9、m/h各向同性腐蝕槽處理面數(shù)：雙面片數(shù)/批：25腐蝕槽（2）干法刻蝕STS硅深反應(yīng)離子刻蝕配方選擇比腐蝕速率腐蝕性質(zhì)設(shè)備備注標(biāo)準(zhǔn)硅：光刻膠（50：1）硅：氧化硅（150：1）0.52um/min各向異性STSDRIE2um的線條深寬比1：25處理面數(shù)：單面片數(shù)/批：1檢驗(yàn):Wyko測量刻蝕深度STSMultiplexICPalcatel601E設(shè)備介紹：可以對硅材料進(jìn)行各向杲性的干法刻蝕，具有高深寬比，刻蝕速度快等優(yōu)點(diǎn)。加工尺寸掩膜材料腐蝕速率腐蝕效果深寬比4寸硅片正膠、Si02最咼7um/min各向杲性可達(dá)1：25各向同性氣相硅腐蝕Xactix介紹：利用XeF2干法對硅進(jìn)行各向同性腐蝕，可以

10、用來釋放器件結(jié)構(gòu)。加工尺寸腐蝕氣體掩膜方式腐蝕速率腐蝕效果W4寸硅片XeF2除硅以外任大概各向同性何材料10um/30分鐘Ionbeam設(shè)備介紹:可以對多種薄膜進(jìn)行干法刻蝕,如Al、Au、Cu、Cr、SiN、Si02等。加工尺寸掩膜材料腐蝕速率腐蝕效果工作氣體W4寸硅片正膠最咼300A/min各向異性Ar等離子灰化系統(tǒng)介紹：等離了灰化系統(tǒng)是干法去除硅片上光刻膠的重要設(shè)備。它采用氧氣離了和膠發(fā)生灰化反應(yīng)，氮?dú)怆x了來轟擊光刻膠。使硅片農(nóng)面光潔如新?？梢杂玫入x子灰化系統(tǒng)清潔即將要刻蝕或者腐蝕的農(nóng)面，使得刻蝕和腐蝕的效果更佳。3.1.6薄膜淀積3180濺射儀簡介：薄膜淀積系統(tǒng)是微機(jī)械工藝的主要加工手段

11、之一，提供濺射和電子束蒸發(fā)各種薄膜體系，有金屬膜和介質(zhì)膜，處理材料：直徑為100mm的硅片、玻璃片以及SOI,厚度范圍4001500umo日前能提供的金屬膜的淀積服務(wù)，包括:薄膜材料厚度不均勻性能否帶膠淀積方法A10.l-2um5%否濺射Al+2%Si0.l-2um5%否濺射薄膜沉積系統(tǒng)Denton四靶濺射儀介紹:可以濺射多種金屬薄膜，也可以同時(shí)濺射多層金屬或合金。淀積薄膜類型濺射特點(diǎn)加工尺寸濺射速率Ti、W、AU、T&等四靶共聚焦W4寸視不同材料而定,如Au可達(dá)700A/minPECVD工藝介紹:可以淀積多種薄膜。淀積薄膜類型淀積材料工作溫度腔體壓力工作方式SiN、Si02、SiON、PSG

12、、ot-Si等SiHnNH3.N2.NOArd250350度6502000mtHFpower/pulse、LFpower/pulse等3.1.7鍵合工藝簡介：將硅片和玻璃片；或硅片和硅片通過加熱、加電壓或加壓力后，使其鍵合在一起，鍵合界面有良好的氣密性和長期穩(wěn)定性。鍵合工藝包括硅/硅鍵合和硅/玻璃鍵合處理材料：硅/硅鍵合要求：直徑為100mm的硅片，平整度小于2um；硅/玻璃鍵合要求：直徑為100mm的硅片，平整度小于Sum,直徑100mm玻璃片，型號Pyrex7740。鍵合條件：合片指標(biāo)電極電壓電極電流極板最高溫度溫度均勻性溫度控制精度卡盤壓力真空腔壓力02000V010mA500C+/-1

13、%+/-5%02000mBarlooo5xi(r3mbar硅/玻璃鍵合對準(zhǔn)精度：5um,鍵合面積：95%單片鍵合時(shí)間25min（不包括降溫時(shí)間）。硅/硅鍵合對準(zhǔn)精度：5um鍵合面積：95%單片鍵合時(shí)間15min紅外光下無可見光環(huán)。鍵合機(jī)SB63.1.8減薄與拋光簡介:減薄、拋光工藝，主要用于硅片的減薄和表面拋光，以及光波導(dǎo)器件的端面拋光。硅片的減薄先用顆粒大小為15um的氧化鋁懸浮液在鑄鐵磨盤上進(jìn)行粗磨，而后用顆粒大小為3um的氧化鋁懸浮液在鑄鐵磨盤上進(jìn)行精磨，最后用SF1拋光液在聚胺酯盤上進(jìn)行拋光。拋光農(nóng)面平整度可達(dá)到2um,粗糙度在納米量級。處理材料：硅片，大小小于4寸粘片機(jī)平整度測試儀拋

14、光機(jī) 3.2封裝3.2.1劃片劃片機(jī)利用高速旋轉(zhuǎn)的鑲嵌金剛石顆粒的超薄刀片，在水冷卻的條件下將大片的器材切割成小片。其最典型應(yīng)用是將半導(dǎo)體圓片劃成芯片，是電子產(chǎn)品生產(chǎn)中不可或缺的設(shè)備。本劃片機(jī)可對多種基材進(jìn)行切割劃片,包括:硅片、陶瓷、玻璃等，切割精度高。設(shè)計(jì)規(guī)范圓片尺寸：最大8英寸。劃片槽寬度設(shè)計(jì)：普通硅片版圖，槽寬大于等于lOOpn。鍵合硅片、玻璃片版圖，槽寬大于等于500中n。版圖圖形一般最好離開劃片槽邊一定距離，避免劃片時(shí)圖形損傷。劃片槽標(biāo)識設(shè)計(jì)：標(biāo)識應(yīng)明顯區(qū)別于版圖圖形，以便對準(zhǔn)時(shí)能迅速準(zhǔn)確找到劃片槽。可根據(jù)需要選擇不同的標(biāo)識形式，如圖所示。圖形步進(jìn)尺寸應(yīng)為10中n的整數(shù)倍，圖形分布

15、要有規(guī)律，最好步進(jìn)尺寸一致。劃片槽一定要貫穿整個(gè)基片，劃片槽不可有交錯(cuò)現(xiàn)象。 (a)83號+#+eg十牛葉黒血+圖3.2.1-1劃片槽標(biāo)識設(shè)計(jì)3.2.2貼片貼片就是用膠或者焊料將芯片粘到管殼或基板上。貼片工藝的設(shè)計(jì)要求包括芯片粘合強(qiáng)度、芯片對準(zhǔn)精度、散熱能力等。從粘結(jié)劑的不同可將貼片分為有機(jī)絕緣膠貼片、有機(jī)導(dǎo)電膠貼片、焊料共晶貼片等。從設(shè)備自動化程度可將貼片分為手動貼片、半自動貼片和全自動貼片等。本平臺可進(jìn)行手動和半自動的有機(jī)膠貼片和共晶貼片。MAT6496是一臺多功能高精度的半自動芯片粘接設(shè)備，具備可編程控制的有機(jī)膠涂覆功能，能夠完成任意形狀的芯片粘接劑的涂覆。具有4個(gè)芯片拾取頭，基板可加熱

16、，在共晶貼片過程中可提供摩擦實(shí)現(xiàn)無孔洞的焊接。高精度的定位能力和多芯片拾取功能使其成為小批量MCM和COB等產(chǎn)品的首選設(shè)備。由于貼片膠與焊料的種類繁多，須根據(jù)產(chǎn)品類型進(jìn)行優(yōu)化，下面僅列出Ablestik84-3膠的工藝參數(shù)。描述規(guī)則粘接材料封裝專用環(huán)氧樹脂對準(zhǔn)精度9|im固化溫度150C固化吋間60分鐘熱導(dǎo)率(121C)0.5W/mK電阻率3.5x10,5Q-cm剪切強(qiáng)度按國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行3.2.3引線鍵合引線鍵合是用金屬線將芯片與管殼的引腳實(shí)現(xiàn)電學(xué)連接，實(shí)現(xiàn)芯片與系統(tǒng)間的電學(xué)連接。常用的金屬線有鋁線與金線兩種，主要的技術(shù)有楔焊與球焊等。本平臺可進(jìn)行手動的金絲球焊、金絲楔焊、金帶焊與鋁線楔焊，

17、半自動的金絲球焊與全自動的鋁絲楔焊等。金絲與鋁絲的線徑為25pm。引線鍵合規(guī)范如果器件上用A1做Pad,Al的厚度不小于5,000埃。如果器件上用Au做Pad,粘附層的厚度不小于1,000埃，Au的厚度不小于5,000埃。封裝用的管殼或PCB板用Ni/Au做鍍層,Ni的厚度不小于20,000埃，Au的厚度不小于5,000埃。Pad的尺寸不小于100微米*100微米。Pad之間的間距不小于50微米。324剪切力測試電子產(chǎn)品的可靠性至關(guān)重要，在芯片級封裝以及板級組裝中，焊點(diǎn)或者焊線的強(qiáng)度是保證電子產(chǎn)品可靠性的關(guān)鍵因素。剪切力強(qiáng)度測試是一種測試表面貼裝焊點(diǎn)、芯片粘結(jié)、倒裝焊凸點(diǎn)強(qiáng)度的重要方法。本平臺

18、采用DAGE4000進(jìn)行剪切力測試。3.2.5拉力測試?yán)y試是測定引線鍵合可靠性的重要方法。引線鍵合的強(qiáng)度必須高于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。拉力測試的方法包括破壞性測試與非破壞性測試兩種。本平臺可進(jìn)行破壞性與非破壞性測試。326等離子清洗金屬表面常常會有油脂、油污等有機(jī)物及氧化層，在進(jìn)行濺射、油漆、粘合、鍵合、焊接、銅焊和PVD、CVD涂覆前，需要用等離子處理來得到完全潔凈和無氧化層的表面。本平臺用于等離子清洗的設(shè)備為Glen1000,可進(jìn)行氧等離子與氨等離子清洗。3.2.7儲能焊儲能密封焊接是密封工藝的一種，它使儲存在大電容中的能量瞬間通過金屬管殼的底座和蓋板，由于蓋板和底座接觸面電阻較大而產(chǎn)生熱，使此處的金屬熔化從而使蓋板和底座焊接在一起達(dá)到密封效果。本設(shè)備性能穩(wěn)定，產(chǎn)量高，產(chǎn)品可靠性高。配備的真