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发布时间: 2017 - 12 - 06
在LED外延及芯片制造领域,湿法设备占据约40%以上的工艺,随着工艺技术的不断发展,湿法设备已经成为LED外延及芯片制造领域的关键设备,如SPM酸清洗、有机清洗、显影、去胶、ITO蚀刻、BOE蚀刻、PSS高温侧腐、下蜡、匀胶、甩干、掩膜版清洗等。南通华林科纳CSE深入研究LED生产工艺,现已形成可满足LED产业化项目需求的全自动湿法工艺标准成套设备。 LED 芯片的制造工艺流程为:外延片→清洗→镀透明电极层→透明电极图形光刻→腐蚀→去胶→平台图形光刻→干法刻蚀→去胶→退火→SiO2 沉积→窗口图形光刻→SiO2腐蚀→去胶→N极图形光刻→预清洗→镀膜→剥离→退火→P 极图形光刻→镀膜→剥离→研磨→切割→芯片→成品测试。 CSE-外延片清洗机设备 设备名称南通华林科纳CSE-外延片清洗机设备可处理晶圆尺寸2”-12”可处理晶圆材料硅、砷化镓、磷化铟、氮化镓、碳化硅、铌酸锂、钽酸锂等应用领域集成电路、声表面波(SAW)器件、微波毫米波器件、MEMS器件、先进封装等专有技术系统洁净性技术均匀性技术晶圆片N2干燥技术模块化系统集成技术自动传输及精确控制技术溶液温度、流量和压力的精确控制技术主要技术特点系统结构紧凑、安全腔体独立密封,具有多种功能可实现晶圆干进干出采用工控机控制,功能强大,操作简便可根据用户要求提供个性化解决方案设备制造商南通华林科纳半导体设备有限公司 www.hlkncse.com 400-8768-096 ;18913575037更多的外延片清洗设备相关资讯可以关注华林科纳CSE官网(www.hlkncse.com),现在热线咨询400-8768-096可立即获取免费的半导体行业相关清洗设备解决方案。
发布时间: 2017 - 12 - 06
旋转式喷镀台结合微组装工艺对镀制工艺的小批量、多规格和特殊应用要求等特点,在6" (150mm)晶圆电镀系统中采用了倾斜式旋转喷镀技术倾斜式旋转喷镀单元分由两个部分组成,一为阴极夹具、旋转单元、导线电刷、N2 保护单元组成的阴极回转体,二为三角形槽体、阳极和电力线挡板组成的阳极腔。倾斜旋转喷镀结构示意图如下:从镀制结构方式、镀制工艺应用分析可以看出,采用倾斜式旋转喷镀有以下几种优势。一是这种结构方式易实现槽体密封和附加N2 保护功能。二是在这种镀制工艺中,阴极的旋转运动使槽内电场不均问题得以解决,从而提高了镀制的均匀性。三是呈45°倾斜加阴极旋转的方式,可以较容易的祛除晶圆表面的气泡附着及“产生”气泡的消除。四是采用了多微孔进行镀液喷射,实现搅拌功能,消除局部PH值、温度、离子浓度等不均匀带来的影响。五是采用三角形镀槽设计最大限度的减少了镀液的消耗。六是该镀制结构方式可以满足多品种、小批量、低成本的生产需求。倾斜旋转喷镀技术、工艺优势斜式三角镀槽结构本系统采用倾斜式三角形镀槽结构,镀槽入口溢流口均与三角形斜边平行,可得到稳定且不易积累气泡的流场环境。通过进行相关模拟、仿真和验证,镀液入口采用扇形喷咀式结构,可保证镀液在平行于阴极表面方向上形成均匀而稳定的流场。从而通过改变流场的方法改善了镀层的均匀性。该结构的另一优点可使电镀液的用量减至最少程度。 南通华林科纳CSE采用倾斜旋转喷镀方法进行晶圆电镀工艺处理,由于结构上的特点,该方法经实验验证具有:①结构简单;②工艺参数控制容易;③有利气泡的消除;④镀制均匀性得到提高;⑤镀制溶液用量少。该方法尤其适应于小批量、多规格的电镀工艺,同时可以取得较好的镀制均匀性。图6为我们所研制的150mm晶圆倾斜旋转喷镀系统,目前已批量生产并在工艺线上得到较好的应用,产品已通过技术定型鉴定和用户验收。实现的主要工艺指标:最大晶...
发布时间: 2016 - 06 - 22
双腔甩干机1. 应用范围:l 本機台適用於半導體7”晶圓(含)以下之旋乾製程.l 设备為垂直式雙槽體機台,可同Run 50~100片.l 可對旋乾步驟進行可程式化控制 (Recipe Program).l 具使用在此設備已超過20年以上的應用馬達控制系統設計, 高穩定度Rotor 設計, 震動值均控制於300 um 以下.l 高潔淨設計,微塵控制於每次運轉增加量, 0.3um , 30顆以下.   2. 操作流程3. 图示 4. 規格l 機台內皆使用鐵氟龍製DI , N2 控制閥件l 直流式馬達: DC無刷馬達750Wl 真空負壓軸封設計,隔離槽外污染l 不銹鋼N2過濾器 0.003~0.005μml 氣體加熱器及加熱墊控制乾燥速率l 壓力感測保護(加熱器空燒保護)l 槽外貼Silicon材質加熱墊 x1 片, 220VAC , 300W(溫度開關90°C OFF 70°C ON)l  Viton材質充氣式氣囊及槽後密封環,保持室外絕緣l 不銹鋼槽體SS316經拋光及電解研磨l 單顆螺絲固定轉子,並按客戶需求指定使用訂做l 轉子經拋光及電解研磨,並做動態平衡校正l 可選擇指示燈訊及蜂鳴器音樂故障碼功能: 門鎖警告,氣體不足,傳動異常警告 5. 電控系統l  控制器操作介面: 5.7”記憶人機+ PLC可程式自動化控制器(人機 Touch Screen,整合介面) 。l 軟體功能Ø 編輯/儲存 : 製程/維修/警示/編輯/配方/,皆可從操作螢幕上修改。Ø 儲存能力記憶模組...
发布时间: 2016 - 03 - 07
枚叶式清洗机-华林科纳CSE南通华林科纳半导体CSE-单片枚叶式洗净装置的特长:单片式清洗装置的优点(与浸渍.槽式比较)1.晶片表面的微粒数非常少(到25nm可对应)例:附着粒子数…10个/W以下(0.08UM以上粒子)(参考)槽式200个/W2.药液纯水的消费量少药液…(例)1%DHF的情况  20L/日纯水...每处理一枚晶片0.5-1L/分3.小装置size(根据每个客户可以定制) 液体溅射(尘埃强制除去)  (推荐)清洗方法单片式装置的Particle再附着问题   更多的半导体单片枚叶式湿法腐蚀清洗设备相关信息可以关注华林科纳CSE官网(www.hlkncas.com),现在热线咨询400-8768-096;18913575037可立即获取免费的半导体清洗解决方案。
发布时间: 2016 - 03 - 07
自动供酸系统(CDS)-南通华林科纳CSEChemical Dispense System System 南通华林科纳半导体CSE-CDS自动供酸系统 适用对象:HF、HN03、KOH、NH4OH、NaOH、H2SO4、HCL、 H2O2、IPA等主要用途:本设备主要用于湿法刻蚀清洗等制程工程工序需要的刻蚀液集中进行配送,经管道至设备;具有自动化程度高,配比精确,操作简便等特点;具有良好的耐腐蚀性能。控制模式:手动控制模式、自动控制模式设备名称南通华林科纳CSE-CDS自动供酸系统设备型号CSE-CDS-N1507设计基准1.供液系统(Chemical Dispense System System)简称:CDS2. CDS 将设置于化学房内:酸碱溶液CDS 系统要求放置防腐性的化学房;3. 设备材质说明(酸碱类):酸碱溶液CDS外构采以WPP 10T 板材,内部管路及组件采PFA 451 HP 材质;4. 系统为采以化学原液 双桶/单桶20L、200L、1t等方式以Pump 方式运送到制程使用点;5. 过滤器:配有10” PFA材质过滤器外壳;6. 供液泵:每种化学液体配有两台或者一台 PTFE材质的进口隔膜泵;7. Empty Sensor & Level Sensor:酸碱类采用一般型静电容近接开关;8. 所有化学品柜、歧管箱及阀箱均提供泄漏侦测器与警报功能。CDS系统设备规格 1. 系统主要功能概述设备主要功能:每种化学液体配两个桶(自动切换)、配两台泵(一用一备)、带过滤器;系统控制单元:配带OMRON 8”彩色触摸屏,OMRON品牌PLC系统;2. 操作模式: CDS 系统皆有PLC 作Unit 内部流程控制,操作介面以流程方式执行,兼具自动化与亲和力。在自动模式情形...
发布时间: 2018 - 01 - 23
单片清洗机-华林科纳CSESingle wafer cleaner system南通华林科纳CSE-自动单片式腐蚀清洗机应用于清洗(包括光刻板清洗)刻蚀 去胶 金属剥离等;可处理晶圆尺寸2'-12';可处理晶圆材料:硅 砷化镓 磷化铟 氮化镓 碳化硅 铌酸锂 钽酸锂等;主要应用领域:集成电路   声表面波器件  微波毫米波器件  MEMS  先进封装等  设 备 名 称CSE-单片清洗机类  型单片式适 用 领 域半导体、太阳能、液晶、MEMS等清 洗 方 式2英寸——12英寸设备稳定性1、≥0.2um颗粒少于10颗2、金属附着量:3E10 atoms/ cm²3、纯水消耗量:1L/min/片4、蚀刻均一性良好(SiO₂氧化膜被稀释HF处理):≤2%5、干燥时间:≤20S6、药液回收率:>95%单片式优点1、单片处理时间短(相较于槽式清洗机)2、节约成本(药液循环利用,消耗量远低于槽式)3、良品率高4、有效避免边缘再附着5、立体层叠式结构,占地面积小 更多的单片(枚叶)式清洗相关设备可以关注南通华林科纳半导体官网,关注http://www.hlkncse.com ,400-8768-096,18913575037
发布时间: 2017 - 12 - 06
氢氟酸HF自动供液系统-南通华林科纳CSEChemical Dispense System System 南通华林科纳半导体CSE-氢氟酸供液系统 适用对象:HF、HN03、KOH、NH4OH、NaOH、H2SO4、HCL、 H2O2、IPA等主要用途:本设备主要用于湿法刻蚀清洗等制程工程工序需要的刻蚀液集中进行配送,经管道至设备;具有自动化程度高,配比精确,操作简便等特点;具有良好的耐腐蚀性能。控制模式:手动控制模式、自动控制模式 设备名称南通华林科纳CSE-氢氟酸(HF)供液系统设备型号CSE-CDS-N2601设计基准1.供液系统(Chemical Dispense System System)简称:CDS2. CDS 将设置于化学房内:酸碱溶液CDS 系统要求放置防腐性的化学房;3. 设备材质说明(酸碱类):酸碱溶液CDS外构采以WPP 10T 板材,内部管路及组件采PFA 451 HP 材质;4. 系统为采以化学原液 双桶/单桶20L、200L、1t等方式以Pump 方式运送到制程使用点;5. 过滤器:配有10” PFA材质过滤器外壳;6. 供液泵:每种化学液体配有两台或者一台 PTFE材质的进口隔膜泵;7. Empty Sensor & Level Sensor:酸碱类采用一般型静电容近接开关;8. 所有化学品柜、歧管箱及阀箱均提供泄漏侦测器与警报功能。CDS系统设备规格 1. 系统主要功能概述设备主要功能:每种化学液体配两个桶(自动切换)、配两台泵(一用一备)、带过滤器;系统控制单元:配带OMRON 8”彩色触摸屏,OMRON品牌PLC系统;2. 操作模式: CDS 系统皆有PLC 作Unit 内部流程控制,操作介面以流程方式执行,兼具自动化与亲和力。在...
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SiC基芯片背面通孔刻蚀工艺研究

时间: 2020-12-17
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SiC基芯片背面通孔刻蚀工艺研究

摘要:通过对感应耦合等离子体(ICP)设备装片夹具进行改进,提高了背氦的导热效率,减小了下电极基底与晶圆表面之间的温度差,提高了冷却效果。对装片夹具改进前后进行了对比实验,并分析了射频功率、ICP功率、下电极基底温度、腔室压力等参数对SiC背面通孔的刻蚀速率、选择比、倾斜角及侧壁光滑度的影响。通过装片夹具改进及工艺条件优化,开发出刻蚀速率为1μm/min、SiC与Ni的选择比大于60∶1、倾斜角小于85°、侧壁光滑的SiC通孔工艺条件,可用于SiC基GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)、SiC金属半导体场效应管(MESFET)等大功率微波器件及其微波单片集成电路(MMIC)研制与生产的背面通孔刻蚀并可缩短工艺时间降低生产成本。

关键词:碳化硅;背面通孔刻蚀;感应耦合等离子体(ICP);刻蚀速率;

        引言

SiC与GaN为继Si和GaAs材料之后的第三代半导体材料的典型代表,用其制作的半导体微波功率器件及其微波单片集成电路(MMIC)具有工作温度高、应用频率高、功率输出大、增益高等优点[1-2]。由于SiC材料具有较高的热导率和稳定性及与GaN材料的晶格匹配较好,在SiC衬底上外延GaN材料成为当今GaN功率器件发展的主要方向,特别是在高性能GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)微波功率器件及其MMIC领域,目前基本是采用SiC衬底上外延GaN材料[3]。为了减小器件源端寄生电感,GaN和SiC的微波功率器件均需采用通孔接地的形式,以尽可能改善器件的频率特性[4]。无论是SiC基GaNHEMT及其MMIC,还是SiC金属半导体场效应管(MESFET)及其MMIC,其背面通孔工艺主要刻蚀材料均为SiC材料,SiC基芯片背面通孔刻蚀工艺成为提高器件频率特性和可靠性的关键工艺之一。而SiC材料具有化学性质稳定、键能高等特点,目前尚无公开报道的成熟的湿法腐蚀技术,干法刻蚀方法主要有反应离子刻蚀(reactiveionetching,RIE)、电子回旋共振(electroncyclontronresonance,ECR)刻蚀、感应耦合等离子体(inductivelycoupledplasma,ICP)刻蚀等,由于ICP刻蚀具有更高的等离子密度、更高的等离子能量、更优异的散热结构和等离子密度及能量可以独立控制的优点,采用ICP刻蚀SiC较其他方法具有刻蚀速率快、均匀性好、一致性好等优点。以往刻蚀SiC面临的主要问题有三点:一是刻蚀速率低,不能满足日益增长的产能需求;二是依靠增加射频功率,虽能提高刻蚀速率但选择比下0降严重,不能满足生产需求;三是提高下电极基底温度也能提高刻蚀速率但随之刻蚀聚合物增多,聚合物增加到一定程度会在刻蚀底部形成一层微掩膜造成刻蚀速率下降。周瑞等人[5]通过优化气体组分、气体压力等使SiC通孔刻蚀速率达0.7μm/min,SiC与Ni的刻蚀选择比为60∶1。A.Barker等人[6]报道了采用环形耦合射频输出和多级磁性增强等离子密度的方法实现了刻蚀速率为1.3μm/min,SiC与Ni的刻蚀选择比为35∶1的结果。

通过各种方式增加等离子密度或能量进而提高刻蚀速率是刻蚀工艺普遍采用的主要方法之一,而无论是增加等离子密度还是能量,均会造成刻蚀过程中晶圆表面温度的升高,随晶圆表面温度升高上述提到的刻蚀聚合物问题就会凸显,因此刻蚀过程中的冷却一直是刻蚀工艺研究的热点。国际及国内对该冷却的研究主要集中在通过使用新型冷却液、新型冷却方式(如液氮等)等降低下电极的极限温度(甚至低达-100℃以下),进而降低晶圆表面的温度,但晶圆表面温度降低的效果并不理想[7]。本文所用ICP设备采用冷却液冷却,冷却液下限温度为0℃,下电极与晶圆之间通氦气以提高冷却效果,本研究通过对ICP装片夹具进行改进,提高了冷却效果。通过装片夹具改进及工艺条件优化,实现了刻蚀速率与选择比同时提升、侧壁聚合物明显减少、刻蚀倾斜角低于85°的较为理想的SiC通孔工艺条件。

1实验设计

1.1样品制备

4H-SiC高纯半绝缘衬底材料上通过溅射基层金属、光刻图形、电镀加厚金属掩膜(掩膜Ni厚度为3μm)的流程制作出刻蚀图形为25μm×50μm的矩形待刻蚀样品,将该样品通过砂轮划片机划成1cm×1cm的矩形样品待用,每次刻蚀前将其粘在厚度为3mm直径为3英寸(1英寸=2.54cm)蓝宝石基片上,为减小蓝宝石基底对刻蚀结果的影响并使实验过程尽可能与实际工艺接近,蓝宝石衬底上均通过上述工艺流程电镀厚度为3μm的Ni掩膜。

1.2实验过程

刻蚀SiC实验主要采用SF6气体,为了研究装片夹具改进前后对刻蚀结果的影响,使用两种夹具进行了对比实验,分析了不同下电极基底温度、不同腔室压力、不同RF功率、不同ICP功率等工艺参数对刻蚀结果的影响(温度变化范围设定值±0.5℃,腔室压力、RF功率、ICP功率变化范围设定值±1%,RF反射功率、ICP反射功率变化范围为正向功率设定值的±2%以内),工艺过程中晶圆表面温度由变温试纸直接测试,下电极基底温度由温控设备控制(温度变化范围设定值±0.5℃)。本实验在基准工艺条件(温度10℃,腔室压力1.33Pa,RF功率150W,ICP功率1500W)基础上,分别固定其他工艺参数,变化单一工艺参数得出其对刻蚀速率(刻蚀深度与刻蚀总时间的比值)、选择比(SiC刻蚀速率与掩膜Ni刻蚀速率比值)、倾斜角和侧壁光滑度的影响。1.3结果表征通过扫描电子显微镜(SEM)观测样品刻蚀后表面聚合物残留情况、刻蚀后的倾斜角和侧壁光滑度;使用台阶仪测试样品刻蚀后的刻蚀深度。

2结果及讨论

1为装片夹具结构改进前后对比图,改进后的装片夹具最大不同在于在金属压块与晶圆之间增加了一密封圈。

SiC基芯片背面通孔刻蚀工艺研究

2,图3和图4分别为改进夹具前后RF功率(PRF)、ICP功率(PICP)、下电极基底温度(tsub)(金属压块下的温度)对刻蚀速率(v)和选择比(Rsel)的影响曲线。从图中可以看出,在改进夹具之前,刻蚀速率并没有随RF和ICP功率增加而一直增加,而是RF和ICP功率增加到一定程度后,随功率增加刻蚀速率反而下降,并且刻蚀速率随下电极基底温度变化也呈现相同的变化趋势。使用改进后的夹具,刻蚀速率随RF功率、ICP功率的增加而增加,刻蚀速率随下电极基底温度依然呈现先升高再下降的规律,但拐点温度(刻蚀速率开始下降的温度点定义为拐点温度)由改进前的约15℃增加到改进后的25℃左右。这是因为改进后的夹具在压块边缘制作了一沟槽,在压块与晶圆之间增加了一密封圈,这可以有效减弱高压背氦泄漏到真空腔室内,压块与晶圆之间的导热氦气增多,使压块与晶圆之间的有效导热效率提升,从而有效提高了冷却效果,降低了工艺过程中晶圆表面温度,温度过高是改进夹具前RF功率、ICP功率、衬底温度增加到一定程度后刻蚀速率反而下降的原因。图5和图6显示了改进夹具前后不同RF功率、不同下电极基底温度下工艺过程中晶圆表面的实际温度,该温度是用变温试纸直接测量的,从图中可以看出,改进夹具后晶圆表面温度都大幅下降,温度过高刻蚀速率下降是因为刻蚀聚合物的增多阻止了进一步的刻蚀[8-9],图7的SEM照片也证实了这一点。

SiC基芯片背面通孔刻蚀工艺研究

SiC基芯片背面通孔刻蚀工艺研究

SiC基芯片背面通孔刻蚀工艺研究

SiC基芯片背面通孔刻蚀工艺研究

SiC基芯片背面通孔刻蚀工艺研究

SiC基芯片背面通孔刻蚀工艺研究

为得到较为理想的SiC通孔刻蚀条件,基于改进后的夹具,系统进行了RF功率ICP功率、下电极基底温度、腔室压力、气体流量等参数对刻蚀速率、选择比、侧壁倾斜角、侧壁光滑度的影响实验。

验结果表明,提高RF功率可以大幅提高刻蚀速率,降低侧壁倾斜角,但选择比下降,侧壁聚合物随之增多,这是由于RF功率的增加导致腔室内等离子动能增加,物理轰击效果加强,刻蚀SiC和掩膜Ni的速率显著增加,但掩膜Ni的刻蚀速率增加更快,导致选择比降低,倾斜角下降,同时侧壁聚合物增多;提高ICP功率可以大幅提高刻蚀速率和选择比,但侧壁倾斜角变陡,侧壁聚合物增多,这是由于ICP功率的增加导致腔室内等离子密度增加,化学作用加强,刻蚀SiC速率显著增加,但对刻蚀掩膜Ni的速率影响不大,导致选择比升高,倾斜角增加,聚合物增加;下电极基底温度的影响前文已做详细论述,此处不再赘述;提升腔室压力,可以减少侧壁聚合物,但刻蚀速率及选择比均有所下降,其对侧壁倾斜角影响不大,这是由于随腔室压力的升高,等离子间的碰撞加剧,离子平均自由程减小,离子动能减少,刻蚀SiC和掩膜Ni速率均下降,但SiC刻蚀速率下降更快,导致选择比下降,侧壁聚合物减少,而侧壁倾斜角变化不明显;随SF6流量增加,侧壁聚合物明显减少,但刻蚀速率是先提高后降低,选择比亦呈现相似的变化,其对侧壁倾斜角影响不大,这是因为随气体流量增加,初期可以有效增加等离子密度,但随着气体流量的增加离化率变差,再增加的气体成为稀释气体,不能对SiC实现有效刻蚀,导致刻蚀速率和选择比先提高后降低,但增加的气体可以有效保护侧壁,减少侧壁聚合物,而侧壁倾斜角变化不明显。采用新夹具通过优化各个工艺参数实现了刻蚀速率与选择比同时提升、侧壁聚合物明显减少、刻蚀倾斜角降低的目的。图7(a)和(b)分别为使用改进前和改进后夹具的通孔刻蚀SEM图片,通过该对比图片可以看出,采用新夹具、优化各工艺条件后的刻蚀聚合物明显减少。最终得出刻蚀速率大于1μm/min、刻蚀选择比大于60∶1、倾斜角小于85°、侧壁光滑的工艺条件,该工艺条件具体应用在某产品的通孔剖面图见图8,从图中也可以看出通孔侧壁实现了良好的金属覆盖。

SiC基芯片背面通孔刻蚀工艺研究

3结论

工艺温度是影响SiC通孔刻蚀结果的一个重要因素,通过对ICP装片夹具进行改进,提高冷却效果,刻蚀过程中晶圆表面温度降低。再经过对设备的RF功率、ICP功率、下电极基底温度、腔室压力等工艺条件优化,开发出刻蚀速率大于1μm/min、SiC与Ni的选择比大于60∶1、倾斜角小于85°、侧壁光滑的SiC通孔工艺条件,这一技术适用于SiC基GaNHEMT和SiCMESFET等大功率微波器件及其MMIC研制与生产的背面通孔刻蚀,并可缩短工艺时间降低生产成本。(免责声明:文章来源于网络,如有侵权请联系作者删除。)


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