Wafer Process工艺制造流程

工艺大大提高，可以制备厚二氧化硅薄膜，但氧化层的致密性不如干
氧氧化的薄膜。
条件
温度
厚度
设备
氧气、氢气 950－1150ºC 0.1－2um
氧化炉
处理面数：双面
片数/批 : 最多 48 片
检 验：氧化层厚度偏差＋/-5％
3.1.3 扩散
简 介：扩散工艺在硅片表面掺入三价或者五价元素，改变硅片的
导电类型和电阻率，在微机械应用中，浓硼自停止腐蚀技术可以制备
键合条件：
电极 电极电 极板最高 温度均 温度控制 卡盘压力 真空腔压力
电压 流 温度 匀性 精度
0～ 0～ 2000V 10mA
500℃
+/-1%
0～ 1000～5×10－
+/-5%
2000mBar
3mbar
键合片指标
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服务指南
• 硅/玻璃键合 对准精度：±5μm, 键合面积：>95％ 单片键合时间 25min（不包括降温时间）。
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服务指南
浮液在铸铁磨盘上进行精磨，最后用 SF1 抛光液在聚胺酯盘上进行抛 光。抛光表面平整度可达到 2μm，粗糙度在纳米量级。 处理材料：硅片，大小小于 4 寸
粘片机
平整度测试仪
抛光机
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服务指南
3.2 封装 3.2.1 划片
划片机利用高速旋转的镶嵌金刚石颗粒的超薄刀片，在水冷却的 条件下将大片的器材切割成小片。其最典型应用是将半导体圆片划成 芯片，是电子产品生产中不可或缺的设备。本划片机可对多种基材进 行切割划片,包括:硅片、陶瓷、玻璃等，切割精度高。 设计规范
清洗槽
处理面数：双面
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服务指南
清洗槽
(2) 去胶清洗
采用硫酸和双氧水溶液去除衬底材料上的光刻胶材料。
溶液
温度
设备
硫酸：双氧水（80％：20％） 120ºC 清洗槽
处理面数：双面
（3）薄膜淀积前清洗
在薄膜淀积前，在标准清洗后加入稀氢氟酸溶液短时间浸泡，
去除裸硅片自然氧化层。
溶液
温度
设备
标准清洗
HF：H2O（1：50） 25ºC
可以根据实际情况调整流程中的操作。目前提供单面接触式对准光
刻、双面接触式对准光刻服务。
处理材料：衬底材料直径 100mm，厚度 400－5000um。
（1）单面接触式对准光刻
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服务指南
光刻胶类型 光刻胶厚度 最小线宽
Shipley 6112 0.5-2.0um
Shipley 1813 0.5-1.8um
1500um。
（1）标准清洗
采用硫酸和双氧水溶液去除衬底材料上的有机物，氨水和双氧水
溶液去除衬底材料上的非金属玷污，盐酸和双氧水溶液去除衬底材料
上的金属玷污。
溶液
温度
设备
硫酸：双氧水（80％：20％） 120ºC
清洗槽
氨水：双氧水：水（1：1：5） 75ºC
清洗槽
盐酸：双氧水：水（1：1：7） 75ºC
几个微米厚的薄膜。扩散工艺包括高电阻率硼扩散工艺、低电阻率硼
扩散工艺。
处理材料：符合进炉净化标准以及承受处理的温度，衬底材料直径
100mm，厚度 400-1500um。
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（1）高电阻率硼扩散工艺
条件
温度
结深
方块电阻 设备
硼源 GS－126 950－1150ºC 0.1－0.5um 100Ω / 扩散炉
刻蚀和腐蚀的效果更佳。
3.1.6 薄膜淀积
3180 溅射仪
简 介：薄膜淀积系统是微机械工艺的主要加工手段之一，提供溅
射和电子束蒸发各种薄膜体系，有金属膜和介质膜，
处理材料：直径为 100mm 的硅片、玻璃片以及 SOI，厚度 范围 400
－1500um。
目前能提供的金属膜的淀积服务，包括：
薄膜材料 厚度 不均匀性 能否带胶
Shipley 1818
Shipley AZ4620
1.0-3.0um 4.0-10.0um
片数/批 : 1
1.5um 1.5um 2.0um 3.5um
套准精度
设备
1.5um 1.5um 1.5um
Karl Suss MA6 Karl Suss MA6 Karl Suss MA6
2.0um Karl Suss MA6
3.1.4 光刻
简 介：光刻工艺是微机械技术里用得最频繁，最关键得技术之一，
光刻工艺将掩膜图形转移到衬底表面的光刻胶图形上，根据曝光方式
可分为接触式、接近式和投影式，根据光刻面数的不同有单面对准光
刻和双面对准光刻，根据光刻胶类型不同，有薄胶光刻和厚胶光刻。
一般的光刻流程包括前处理、匀胶、前烘、对准曝光、显影、后烘，
加工尺寸 掩膜材料 腐蚀速率 腐蚀效果 工作气体
最高
≤4 寸硅片
正胶
各向异性
Ar
300Å/min
等离子灰化系统
介绍： 等离子灰化系统是干法去除硅片上光刻胶的重要设备。它采用氧
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服务指南
气离子和胶发生灰化反应，氮气离子来轰击光刻胶。使硅片表面光洁
如新。可以用等离子灰化系统清洁即将要刻蚀或者腐蚀的表面，使得
¾ 圆片尺寸：最大 8 英寸。 ¾ 划片槽宽度设计：普通硅片版图，槽宽大于等于 100µm。 键
合硅片、玻璃片版图，槽宽大于等于 500µm。版图图形一般 最好离开划片槽边一定距离，避免划片时图形损伤。 ¾ 划片槽标识设计：标识应明显区别于版图图形，以便对准时 能迅速准确找到划片槽。可根据需要选择不同的标识形式， 如图所示。 ¾ 图形步进尺寸应为 10µm 的整数倍，图形分布要有规律，最 好步进尺寸一致。 ¾ 划片槽一定要贯穿整个基片，划片槽不可有交错现象。
硅片表面生长均匀的二氧化硅薄膜，氧化速率慢，薄膜致密，固定电
荷密度少。
条件
温度
厚度
设备
干燥氧气 950－1150ºC 0.1－0.5um
氧化炉
处理面数：双面
片数/批 : 最多 48 片
检 验：氧化层厚度偏差＋/-5％
（2）高温湿氧氧化
氧化炉
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服务指南
高温湿氧氧化工艺利用氢氧合成水汽氧化硅片，氧化速率比干氧
MAT6496 是一台多功能高精度的半自动芯片粘接设备，具备可 编程控制的有机胶涂覆功能，能够完成任意形状的芯片粘接剂的涂
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服务指南
覆。具有 4 个芯片拾取头，基板可加热，在共晶贴片过程中可提供摩
处理面数：双面
片数/批 : 最多 48 片
检 验：方块电阻偏差+/-5%，结深偏差+/-5％
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服务指南
扩散炉
（2）低电阻率硼扩散工艺
条件
温度
结深 方块电阻 设备
硼源 GS－139 950－1150ºC 0.1－0.5um 15Ω /
扩散炉
处理面数：双面
片数/批 : 最多 48 片
检 验：方块电阻偏差+/-5%,结深+/-5％
STS Multiplex ICP alcatel 601E 设备
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服务指南
介绍：
可以对硅材料进行各向异性的干法刻蚀，具有高深宽比，刻蚀速度快
等优点。
加工尺寸 掩膜材料 腐蚀速率 腐蚀效果
深宽比
4 寸硅片
正胶、SiO2
最高 7um/min
各向异性 可达 1：25
各向同性气相硅腐蚀 Xactix
淀积方法
Al
0.1-2um
<5%
否
溅射
Al＋2％Si 0.1-2um
<5%
否
溅射
薄膜沉积系统
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Denton 四靶溅射仪
服务指南
介绍： 可以溅射多种金属薄膜，也可以同时溅射多层金属或合金。
淀积薄膜类 溅射特点
型
加工尺寸
Ti、W、AU、 四靶共聚焦 ≤4 寸
Ta 等
PECVD 工艺
溅射速率
视不同材料 而定，如 Au 可达 700Å/min
SiO2 KOH (40%) 40 9.8nm/h 各向同性 腐蚀槽
Si KOH (40%) 50 9.0±1um/h 各向异性 腐蚀槽
SiO2 KOH (40%) 50 12.6nm/h 各向同性 腐蚀槽
Si KOH (40%) 60 18.0±1um/h 各向异性 腐蚀槽
SiO2 KOH (40%) 60 33.9nm/h 各向同性 腐蚀槽
介绍：
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可以淀积多种薄膜。
服务指南
淀积薄膜 类型
淀积材料
工作温度 腔体压力
工作方式
SiN、SiO2、 SiH4、NH3、N2、
SiON、PSG、 N2O、Ar 等
α-Si 等
250～350 度
650～ 2000mt
HF power/pulse、 LF power/pulse 等
3.1.7 键合工艺
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服务指南
3.1.5 蚀刻工艺
简 介：蚀刻技术主要对各种薄膜以及体硅进行加工，通常有湿法
腐蚀工艺和干法刻蚀工艺，薄膜的湿法腐蚀技术对衬底具有高的选择
比，一般是各向同性的腐蚀方式，硅的 KOH 湿法腐蚀技术是各向异性
的。
干法刻蚀主要是 STS DRIE 提供的硅深刻蚀和 Oxford Ion Beam
腐蚀槽
处理面数：双面
（4）超临界干燥
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服务指南
超临界清洗用于去除微结构里不易去除沾污，或者防止释放后 的微结构不黏附在衬底表面上。 处理面数：单面、小面积尺寸的芯片
超临界干燥 (5)兆声清洗
键合技术要求衬底材料的表面非常干净，硅片经过标准清洗后， 还要用兆声清洗进行处理以增强键合效果。 处理面数：双面
提供的薄膜刻蚀服务。湿法腐蚀技术和干法刻蚀技术针对不同的材料
选用不同的设备和配方。
（1）湿法腐蚀
腐蚀材 料
配方
温度 (°C)
腐蚀速率
腐蚀性质
设备
SiO2 HF：NH4F：H2O 45 320nm/min 各向同性 腐蚀槽
Al
H3PO4
56 3500A/min 各向同性 腐蚀槽
Si KOH (40%) 40 4.4±0.5um/h 各向异性 腐蚀槽
介绍：
利用 XeF2 干法对硅进行各向同性腐蚀，可以用来释放器件结构。 加工尺寸 腐蚀气体 掩膜方式 腐蚀速率 腐蚀效果
≤4 寸硅片
XeF2
除硅以外任
大概
各向同性
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Ionbeam 设备
服务指南
何材料
10um/30 分 钟
介绍：
可以对多种薄膜进行干法刻蚀，如 Al、Au、Cu、Cr、SiN、SiO2 等。
• 硅/硅键合 对准精度：±5μm 键合面积：>95％ 单片键合时间 15min 红外光下无可见光环。
键合机 SB6 3.1.8 减薄与抛光 简 介:减薄、抛光工艺，主要用于硅片的减薄和表面抛光，以及 光波导器件的端面抛光。硅片的减薄先用颗粒大小为 15μm 的氧化铝 悬浮液在铸铁磨盘上进行粗磨，而后用颗粒大小为 3μm 的氧化铝悬
简 介：将硅片和玻璃片；或硅片和硅片通过加热、加电压或加压
力后，使其键合在一起，键合界面有良好的气密性和长期稳定性。键
合工艺包括硅/硅键合和硅/玻璃键合
处理材料：硅/硅键合要求：直径为 100mm 的硅片，平整度小于 2um；
硅/玻璃键合要求：直径为 100mm 的硅片，平整度小于
8um，直径 100mm 玻璃片，型号 Pyrex 7740。
检 验：胶厚度偏差＋/-5％，根据测量图形测试最小线宽
涂胶机
自动涂胶机
烘胶热板
微波去胶机
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服务指南
KarlSuss MA6 光刻机 （2）双面接触式对准光刻
双面接触式对准光刻同样适用于上述的四种光刻胶，套准精度比 单面套准的低。 （3）喷胶工具
喷胶设备 介绍： 可以对硅片表面的三维结构进行喷胶工艺，并全面覆盖三维结构 表面，能很好地保护结构表面和侧壁，同时胶厚可达十微米左右。
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服务指南
(a)
(b)
(c) 图 3.2.1-1 划片槽标识设计
3.2.2 贴片 贴片就是用胶或者焊料将芯片粘到管壳或基板上。贴片工艺的设
计要求包括芯片粘合强度、芯片对准精度、散热能力等。从粘结剂的 不同可将贴片分为有机绝缘胶贴片、有机导电胶贴片、焊料共晶贴片 等。从设备自动化程度可将贴片分为手动贴片、半自动贴片和全自动 贴片等。本平台可进行手动和半自动的有机胶贴片和共晶贴片。
兆声清洗设备
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服务指南
3.1.2 氧化
简 介：氧化工艺在硅片表面热生长一层均匀的介质薄膜，用作绝
缘、或者掩模材料。氧化工艺包括高温干氧氧化、高温湿氧氧化。
处理材料：符合进炉净化标准以及承受处理的温度，衬底材料直径
100mm，厚度范围 400-1500um。
（1）高温干氧氧化
高温热干氧氧化工艺针对硅片，在高温下通干噪的高纯氧气，在
处理面数：双面
片数/批 : 25
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服务指南
腐蚀槽
（2）干法刻蚀
STS 硅深反应离子刻蚀
配方
选择比
腐蚀速率 腐蚀性质 设备
备注
硅：光刻胶（50：1） 0.5－ 标准
硅：氧化硅（150：1） 2um/min
2um 的线条深 各向异性 STS DRIE
宽比 1：25
处理面数：单面
片数/批 : 1
检 验：Wyko 测量刻蚀深度
服务指南
3. 技术说明
3.1 微机械加工
3.1.1 清洗
简 介：清洗工艺在于去除衬底材料表面的有机物、金属玷污以及
非金属玷污，超临界二氧化碳干燥能够去除微小结构中的玷污，同时
防止释放的微结构黏附在衬底上。清洗工艺包括标准清洗、去胶清洗、
薄膜淀积前清洗、超临界干燥、兆声清洗。
处理材料：直径为 100mm 的硅片、玻璃片以及 SOI，厚度范围 400－