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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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单晶硅片的制造技术

时间: 2020-12-17
点击次数: 34

单晶硅片的制造技术

摘要:随着IC技术的进步,集成电路芯片不断向高集成化、高密度化及高性能化方向发展。传统的硅片

制造技术主要适应小直径( ̄<200 mm)硅片的生产;随着大直径硅片的应用,硅片的超精密磨削得

到广泛的应用。文章主要论述了小直径硅片的制造技术以及适应大直径硅片生产的硅片自旋转磨

削法的加工原理和工艺特点。

关键词:IC 硅片研磨抛光磨削

 

集成电路(IC)是现代信息产业的基础。IC所用的材料主要是硅、诸和碑化嫁等,全球90%以上IC都采用硅片。制造IC的硅片,不仅要求具有极高的平面度和极小的表面粗糙度,而且要求表面无变质层、无划伤。目前硅单晶制备技术可使晶体径向参数均匀,体内微缺陷减少,0.1~0.3um大小的缺陷平均可以少于0.05个/cm2;对电路加工过程中诱生的缺陷理论模型也有了较为完整的认识,由此发展了一整套完美晶体的加工工艺。此外,随着半导体工业的飞速发展,为满足现代微处理器和其它逻辑芯片要求,一方面,为了增大芯片产量,降低单元制造成本,要求硅片的直径不断增大;另一方面,为了提高IC的集成度,要求硅片的刻线宽度越来越细。IC制造技术已经跨入0.13和300mm时代,这对单晶硅片的制造技术提出了新的要求。

1硅片直径及集成电路的发展趋势

按照美国半导体工业协会(SIA)提出的微电子技术发展构图,到2008年,将开始使用直径450mm的

单晶硅片的制造技术


单晶硅片的制造技术

硅片(硅片直径的发展趋势如图1所示),实现特征线宽0.07pm,硅片表面总厚度变化(TTV)要求小于0.2um,硅片表面局部平整度(SFQD)要求为设计线宽的2/3,硅片表面粗糙度要求达到纳采和亚纳米级,芯片集成度达到9000万个晶体管/cm2等。目前,一个芯片上可集成几亿个元件,集成电路集成水平的发展趋势如表1。

随着硅片直径增大,为了保证硅片具有足够的强度,原始硅片(primarywafer)的厚度也相应增加,目前200mm直径硅片的平均厚度700p300mm直径硅片平均厚度已增加到775pm。与此相反,为满足IC芯片封装的需要、提高IC尤其是功率IC的可靠性、降低热阻、提高芯片的散热能力和成品率,就要求芯片厚度薄型化,芯片的平均厚度每两年减小一半。目前芯片厚度已减小到100-200pm,智能卡、MEMS、生物医学传感器等IC芯片厚度已减到100pm以下。高密度电子结构的三维集成和立体封装芯片更是需要厚度小于50um超薄的硅片。硅片直径、厚度以及芯片厚度的变化趋势如图2所示。硅片直径和厚度的增大以及芯片厚度的减小给半导体加工带来许多突出的技术问题:硅片直径增大后,加工中翘曲变形,加工精度不易保证:原始硅片厚度增大以及芯片厚度的减薄,使硅片背面减薄加工的材料去除量增大,提高加工效率成为一个丽待解决的问题;此外,随着直径的加大和减薄后厚度的减小,脆性的硅片在装夹和加工中很容易发生碎裂,加工的难度加大。因此,直径≥300mm硅片的加工工艺和设备不再是对200mm以下硅片加工工艺和设备的简单放大,而是发生了质的变化,现有的小尺寸硅片加工工艺和设备已不再适用,面临严峻的挑战

单晶硅片的制造技术

2 单晶硅片的加工工艺

集成电路制造过程共分4个阶段:单晶硅片制造→前半制程→硅片测试→后半制程。整个过程中要应用到微细加工和超精密加工等先进制造工艺和设备,而其中硅片的超精密加工(包括超精密磨削、研磨和抛光)工艺和设备在IC制造过程中具有重要作用,是IC制造的关键技术。

在单晶硅片制备阶段,需要将硅单晶棒加工成具有高面型精度和表面质量的原始硅片或光片(barewa-fer),为IC前半制程中的光刻等工序准备平坦化超光滑无损伤的衬底表面。对直径≤200mm的硅片,传统的硅片加工工艺流程为:单晶生长→切断→外径滚磨→平边或V型槽处理→切片→倒角→研磨→腐蚀→抛光→清洗→包装。

多晶硅长晶法即长成单晶硅棒法有两种:直拉法(CZ)和浮融法(FZ)。其中CZ法占了约85%。CZ法所以比FZ法更普遍被半导体工业采用,主要在于它的高氧含量提供了晶片强化的优点,另一方面是CZ法比FZ法更容易生产出大尺寸的单晶硅棒。

切断:目的是切除单晶硅棒的头部、尾部及超出客户规格的部分,将单晶硅棒分段成切片设备可以处理的长度,切取试片测量单晶硅棒的电阻率、含氧量。外径磨削:由于单晶硅棒的外径表面并不平整且直径也比最终抛光晶片所规定的直径规格大,通过外径滚磨可以获得较为精确的直径。

平边或V型槽处理:指定向基准平面加工,用单晶硅捧上的特定结晶方向平边或V型槽。

切片:指将单晶硅棒切成具有精确几何尺寸的薄品片。

倒角:指将切割成的晶片锐利边修整成圆弧形,防止晶片边缘破裂及品格缺陷产生

研磨:指通过研磨除去切片和轮磨所造成的锯痕及表面损伤层,有效改首单品硅片的翘曲度,平坦度与平行度,达到一个抛光过程可以处理的规格

硅片研磨加工质量直接影响到其抛光加工质量及抛光工序的整体效率,甚至影响到IC的性能。硅片研磨加工模型如图3所示,单晶硅属于硬脆料料,对其进行研磨,磨料具有滚轧作用和微切削作用,材料的破坏以微小破碎为主,要求研磨加工后的理想表面形态是由无数微小破碎痕迹构成的均匀无光泽表面。硅片研磨时,重要的是控制裂纹的大小和均匀程度。

单晶硅片的制造技术

腐蚀:指经切片及研磨等机械加工后,晶片表面受加工应力而形成的损伤层,通常采用化学腐蚀去除。抛光:指单晶硅片表面需要改善微缺陷,从而获得极高平坦度、极小表面粗糙度值的晶片表面,并要求表面无变质层、无划伤的加工工艺。抛光的方式包括粗抛,主要作用是去除损伤层,般去除量约在10~20um;精抛,主要作用是改善晶片表面的微粗糙程度,一般去除量在1pm以下。

目前采用湿式机械化学抛光法进行硅片的最终抛光加工,即通过硅表面氧化膜同软质抛光粉所进行的固相反应进行抛光加工。硅片的机械化学抛光原理如图4所示,它采用粒径为0.01

粉在弱碱性溶液中均匀混合的胶状液作研磨剂,在高速高压抛光条件下,抛光布与硅片之间形成封闭的抛光剂层。同时,在硅片表面形成软质水合膜,抛光盘通过不断去除水合膜进行硅片的抛光。但是,一旦抛光过程水合膜发生破裂,在硅片表面会产生加工缺陷。不过,这种缺陷可以通过清洗和用去除自然氧化膜的水溶液浸蚀等措施加以消除。

单晶硅片的制造技术

清洗:在单晶硅片加工过程中很多步骤需要用到清洗,这里的清洗主要是抛光后的最终清洗。清洗的目的在于清除晶片表面所有的污染源。

3 大直径硅片的制造技术

当硅片直径加大(≥300mm)后,传统加工工艺在面型精度和生产效率等方面的缺点将更加突出。一方面,加工大直径硅片时,研磨和抛光盘尺寸需要相应加大,而大尺寸的研磨盘很难达到很高的面型精度;另一方面,硅片厚度增大使材料去除量增加,而每盘加工大直径硅片的数量有限,因而使硅片的产量减少。由于硅片传统加工工艺存在上述缺点,人们开始研究新原理的加工技术,以改进工艺,适应大直径硅片的办工。主要的改进表现在:用多线锯代替内圆金刚石锯片切割;基于固结磨料加工原理的超精密磨削代替研磨和

·腐蚀;单片CMP代替多片CMP等。硅片的超精密磨削与研磨相比具有加工效率高,成本低,可获得高面型精度和表面质量,易实现加工过程在线检测、控制以及加工过程自动化等优点。目前广泛采用杯形金刚石砂轮端面磨削,其中最具代表性的硅片超精密磨削技术是旋转工作台磨削(图5a)和硅片自旋转磨削(图5b)。硅片自旋转磨削法采用略大于硅片的工件转台,硅片通过真空吸盘保持在工件转台的中心,杯形金刚石砂轮工作面的内外圆周中线调整到硅片的中心位置,硅片和砂轮绕各自的轴线回转,进行切入磨削。磨削深度(与砂轮轴向进给速度f和硅片转速n,关系为

tW=f/nW             (1)

硅片自旋转磨削法的优点:

单晶硅片的制造技术

(1)可实现延性域磨削。在加工脆性材料时,当磨削深度小于某一临界值时,可以实现延性域磨削。对于自旋转磨削,由公式(1)可知,对给定的轴向进给速度,如果工作台的转速足够高,就可以实现极微小磨削深度。

(2)可实现高效磨削。由公式(1)可知,通过同时提高硅片转速和砂轮轴向进给速度,可以在保持与普通磨削同样的磨削深度情况下,达到较高的材料去除率,适用于大余量磨削。

(3)砂轮与硅片的接触长度、接触面积、切人角不变,磨削力恒定,加工状态稳定,可以避免硅片出现中凸和塌边现象。

(4)磨床只有沿磨削主轴方向的进给运动,有利于提高机床的刚度。

(5)通过调整砂轮轴线和工件轴线之间的夹角,可以补偿由于机床变形引起的砂轮轴线和工作台轴线不平行。

(6)砂轮转速远高于硅片转速,因此砂轮的磨损对硅片平整度的影响小。

(7)自旋转磨削每次加工一个硅片,磨削进给不受硅片与硅片间加工余量不均匀的限制。

由于上述优点,目前,基于硅片自旋转磨削原理的超精密磨削技术成为硅片特别是直径200mm以上的大尺寸硅片制造和背面减薄普遍采用的加工技术。4结语

综上所述,在下一代的IC制造中,基于硅片自旋转磨削原理、采用微粉金刚石砂轮的超精密磨削工艺被认为是在大直径(≥300mm)硅片制备和背面减薄过程中获得高精度超光滑无损伤表面的理想工艺,代表了大直径硅片超精密加工技术的发展方向。所以必须针对大尺寸硅片超精密加工工艺理论和技术发展趋势,开发拥有自主知识产权的硅片超精密磨削技术和设备,实现我国半导体制造技术的跨越式发展。(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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