[信息与通信]GPP-制程简介课件.ppt

GPP 製程簡介Prepared by：Andy KangDate：Sep-14-2003Andy KangWhat is GPPn GPP(Glass Passivation Pellet)？為使用玻璃作為鈍化保護層之小顆粒 引申為使用玻璃作為鈍化保護層之元件GPPAndy KangWhy GPP GPP OJ設備投資高 低製程差異較複雜較簡單封裝之比較較簡單較複雜晶片製作成本較高較低電性比較IR 較低IR 較高信賴性比較較好尤其是高溫特性較差未來產品擴充性較高較低Andy KangGPP 結構介紹n GPP 之結構一般可分為兩種：1.)單溝(SM,Single Moat)2.)雙溝(DM,Double Moat)Andy KangSMP+NN+GlassAndy KangDMP+NN+GlassAndy KangGPP Process FlowWafer CleanOxidation1st PhotoBOE EtchGrid EtchPR StripOxide EtchSIPOS Dep.2nd Photo 1st Ni PlatingNi Sintering2nd Ni PlatingAu PlatingPG Burn offGlass FiringLTO3rd PhotoPG CoatingRCA Clean進黃光室 PR StripContact EtchNon SIPOSAndy KangWafer Clean(晶片清洗)檢查HF 浸泡HF 浸泡純水QDR 沖洗RCA 清洗純水QDR 沖洗旋乾機旋乾檢查生產流程卡確認料、量、卡是否一致利用 HF 蝕刻晶片表面氧化層利用高純水(12M)快速沖洗晶片表面前站之殘餘物利用高純水(12M)快速沖洗晶片表面前站之殘餘物利用 RCA 清洗方法將晶片表面之雜物去除利用旋乾機將晶片表面之水分帶離純水QDR 沖洗利用 HF 蝕刻晶片表面氧化層利用高純水(12M)快速沖洗晶片表面前站之殘餘物Andy Kang擴散後晶片晶片清洗NN+P+磷硼n 檢查生產流程卡確認是否料、量、卡是否一致Andy KangOxidation(熱氧化)排晶片進熱氧化爐熱氧化出熱氧化爐收料將晶片一片一片排入石英舟之溝槽內，並規定好方向將排好之熱氧化石英舟送入熱氧化爐利用高溫將 SiO2 形成至晶片表面將熱氧化完成之晶片拉出熱氧化爐將材料收起來並準備進黃光室排晶片 熱氧化完成後出爐狀況灰色表示晶片黑色表示石英舟Andy Kang熱氧化生成之方法與其特性比較 通入氣體矽晶片是否參與反應成長速率 氧化層結構乾氧 O2是 慢 密實濕氧H2+O2是H2O 是APCVD SiH4+O2否LPCVDSiH4+O2/TEOS否PECVD SiH4+N2O 否 快 鬆散Andy Kang熱氧化n 於晶片表面形成一層 SiO2，以利於後續黃光作業之光阻塗佈晶片NN+P+氧化層Andy Kang1st Photo(一次黃光)HMDS 烤箱烘烤光阻塗佈軟烤對位曝光顯影將做完熱氧化之晶片送進 HMDS 烤箱烘烤，確保無水分殘留，並於晶片表面覆蓋一層促進接著劑將光阻以旋轉塗佈機均勻的塗佈在晶片表面將光阻內之有機溶液以約90 烘烤，以增加後續對位曝光之解析度將軟烤完成之晶片以對位曝光機進行圖形轉移將曝光完成之晶片以顯影液將所須之圖形顯現出來硬烤將顯影完成之晶片送進130 之烤箱烘烤，使光阻固化Andy KangWhat is PR(光阻)n 光阻本身主要成份為：1.)樹脂 2.)感光劑 3.)有機溶劑n 光阻可分為：1.)正光阻 照射到紫外光後會產生解離現象，接著使用顯影液去除 2.)負光阻 照射到紫外光後會產生聚合現象，無法使用顯影液去除Andy Kang一次黃光晶片NN+P+氧化層光阻Andy KangBOE Etch(BOE 蝕刻)n 將晶片送至化學蝕刻站，並以BOE 將裸露出來之氧化層去除n BOE(Buffer Oxide Etchant)：是一種含有HF/NH4F/H2O 之溶液 優點：1.)HF 可蝕刻氧化層，而 NH4F 可補充HF 蝕刻氧化層所消耗掉之 F-，故可使蝕刻速率較為穩定 缺點：1.)若 NH4F 所佔之比例過高時，再低溫下(約小於15)反而容易形 成結晶，進而造成蝕刻速率不穩定 解決方法：1.)再不影響蝕刻速率下，適度的降低 NH4F 含量 Andy KangBOE 蝕刻晶片NN+P+氧化層光阻Andy KangGrid Etch(格子蝕刻)n 將 BOE 蝕刻完成之晶片送至格子蝕刻站，並準備進行格子蝕刻n 利用 HF/HNO3/CH3COOH 之混合酸將裸露出來之矽進行蝕刻 HF：蝕刻 SiO2 HNO3：將矽氧化成SiO2 CH3COOH：緩衝劑 使蝕刻過程不要太劇烈n 控制蝕刻液之溫度及穩定度可提升蝕刻之均勻性 Andy Kang格子蝕刻晶片NN+P+氧化層光阻Andy KangPR Strip(光阻去除)n 將格子蝕刻完成之晶片送至光阻去除站，並準備進行光阻去除n 利用硫酸將光阻劑去除乾淨Andy Kang光阻去除晶片NN+P+氧化層Andy KangSiO2 Etch(氧化層蝕刻)BOE 浸泡HF 浸泡純水QDR 沖洗混合酸浸泡純水QDR 沖洗旋乾機旋乾利用 BOE 蝕刻晶片表面氧化層利用高純水(12M)快速沖洗晶片表面前站之殘餘物利用高純水(12M)快速沖洗晶片表面前站之殘餘物利用混合酸去除晶片表面之雜物利用旋乾機將晶片表面之水分帶離純水QDR 沖洗利用 HF 蝕刻晶片表面氧化層利用高純水(12M)快速沖洗晶片表面前站之殘餘物Andy Kang氧化層蝕刻晶片NN+P+Andy KangRCA Clean(RCA 清洗)SC1 清洗HF 浸泡純水QDR 沖洗SC2 清洗純水QDR 沖洗旋乾機旋乾利用 SC1 去除晶片表面之微粒及有機物利用高純水(12M)快速沖洗晶片表面前站之殘餘物利用高純水(12M)快速沖洗晶片表面前站之殘餘物利用SC2 去除可能殘留於晶片表面之金屬離子利用旋乾機將晶片表面之水分帶離純水QDR 沖洗利用 HF 蝕刻晶片表面氧化層利用高純水(12M)快速沖洗晶片表面前站之殘餘物Andy KangRCA 清洗名稱使用之化學品 配比使用之溫度作用SC1NH4OH+H2O2+H2O1：1：66585去除微粒及有機物SC2HCL+H2O2+H2O1：1：66585去除金屬離子Andy KangSIPOS Dep.(SIPOS 沉積)n SIPOS(Semi Insolated Polycrystalline Of Silicon)半絕緣多晶矽n 利用 LPCVD 通入 SiH4/N2O 在適當之溫度時間與氣體流量下，於晶片表面形成一層薄膜n 目的：1.)可適度的提升崩潰電壓(VB)n 缺點：1.)逆向漏電流較高Andy KangSIPOS 沉積晶片NN+P+SIPOSSIPOSAndy Kang進黃光室n 將SIPOS 沉積完成之晶片送至黃光室，並準備進行光阻玻璃塗佈Andy Kang2nd Photo(二次黃光)光阻玻璃塗佈軟烤對位曝光顯影將光阻玻璃以旋轉塗佈機均勻的塗佈在晶片表面將光阻內之有機溶液以約90 烘烤，以增加後續對位曝光之解析度將軟烤完成之晶片以對位曝光機進行圖形轉移將曝光完成之晶片以顯影液將所須之圖形顯現出來硬烤將顯影完成之晶片送進130 之烤箱烘烤，使光阻固化Andy KangPG Coating(光阻玻璃塗佈)n 光阻玻璃(PG)：為光阻與玻璃粉以一定之比例調配而成之膠狀溶液Andy Kang玻璃塗佈之方法與差異項目DB PG EPDoctor BladePhoto GlassElectronic Plating-光阻玻璃電泳法設備投資較低 較高 高黃光製程不需 需要 不需晶片製程較簡單 較麻煩 最麻煩晶片產量高 低 最低後段切割不易 簡單 簡單Andy Kang光阻玻璃塗佈NN+P+SIPOSSIPOSPGAndy Kang二次黃光完成NN+P+SIPOSSIPOSPGAndy KangPG Burn Off(光阻燒除)排晶片光阻燒除爐光阻燒除出光阻燒除爐收料將晶片一片一片排入石英舟之溝槽內，並規定好方向將排好之石英舟送入光阻燒除爐利用高溫將光阻燒除，以減少後續玻璃燒結氣泡殘留將光阻燒除完成之晶片拉出光阻燒除爐將材料收起來並準備進行玻璃燒結排晶片 光阻燒除完成後出爐狀況灰色表示晶片黑色表示石英舟Andy KangGlass Firing(玻璃燒結)排晶片玻璃燒結爐玻璃燒結出玻璃燒結爐收料將光阻燒除完成之晶片排入石英舟之溝槽內，並規定好方向將排好之石英舟送入光阻燒除爐利用溫度將玻璃進行融溶固化，以形成良好之絕緣層將玻璃燒結完成之晶片拉出玻璃燒結爐將材料收起來並準備進黃光室灰色表示晶片黑色表示石英舟Andy Kang玻璃燒結NN+P+SIPOSSIPOSGlassAndy KangLTO(低溫氧化層沉積)n LTO(Low Temperature Oxidation)利用LPCVD 於低溫下在晶片表面沉積一層氧化層n Why LTO 因為玻璃粉之溫度轉換點特性之故(依照不同之玻璃粉有不同之溫度轉換點，大約皆落於 450600)Andy Kang低溫氧化層沉積NN+P+SIPOSSIPOSGlassSiO2Andy Kang3rd Photo(三次黃光)HMDS 烤箱烘烤光阻塗佈軟烤對位曝光顯影將做完熱氧化之晶片送進 HMDS 烤箱烘烤，確保無水分殘留，並於晶片表面覆蓋一層促進接著劑將光阻以旋轉塗佈機均勻的塗佈在晶片表面將光阻內之有機溶液以約90 烘烤，以增加後續對位曝光之解析度將軟烤完成之晶片以對位曝光機進行圖形轉移將曝光完成之晶片以顯影液將所須之圖形顯現出來硬烤將顯影完成之晶片送進130 之烤箱烘烤，使光阻固化Andy Kang三次黃光NN+P+SIPOSSIPOSGlassSiO2PRAndy KangContact Etch(接觸面蝕刻)BOE 浸泡HF 浸泡純水QDR 沖洗混合酸浸泡純水QDR 沖洗旋乾機旋乾利用 BOE 蝕刻晶片表面氧化層利用高純水(12M)快速沖洗晶片表面前站之殘餘物利用高純水(12M)快速沖洗晶片表面前站之殘餘物利用混合酸去除SIPOS利用旋乾機將晶片表面之水分帶離純水QDR 沖洗利用 HF 蝕刻晶片表面氧化層利用高純水(12M)快速沖洗晶片表面前站之殘餘物Andy Kang接觸面蝕刻NN+P+SIPOSGlassSiO2PRAndy KangPR Strip(光阻去除)n 將接觸面蝕刻完成之晶片送至光阻去除站，並準備進行光阻去除n 利用硫酸將光阻劑去除乾淨Andy Kang光阻去除NN+P+SIPOSGlassSiO2Andy Kang1st Ni Plating(一次鍍鎳)n 於晶片表面以無電電鍍之方式鍍上一層鎳，以形成後段封裝所需之焊接面Andy Kang一次鍍鎳NN+P+SIPOSGlassSiO2NiAndy KangNi Sintering(鎳燒結)n 於一次鍍鎳完後會安排晶片進爐做燒結之動作n 其主要目的為：1.)讓鎳與矽形成合金 2.)增加焊接之拉力Andy Kang鎳燒結NN+P+SIPOSGlassSiO2NiAndy Kang2nd Ni Plating(二次鍍鎳)n 鎳燒結完後晶片表面一樣會有多餘之鎳殘留，通常都使用硝酸來去除n 處理完之晶片會再鍍上一層鎳來提供焊接面Andy Kang二次鍍鎳 泡完硝酸後NN+P+SIPOSGlassSiO2NiAndy Kang二次鍍鎳完成後NN+P+SIPOSGlassSiO2NiAndy KangAu Plating(鍍金)n 由於鎳置於室溫中容易氧化，故會在其晶片外表再鍍上一層金，以避免氧化現象發生n 另外金還有一個優點 於焊接時可讓銲錫之流動狀況較好Andy Kang鍍金NN+P+SIPOSGlassSiO2NiAu