[信息与通信]GPP 制程简介课件

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1、GPP 製程簡介,Prepared by：Andy Kang Date：Sep-14-2003,What is GPP,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 GPP,Why GPP,GPP 結構介紹,GPP之結構一般可分為兩種： 1.) 單溝 ( SM , Single Moat ) 2.) 雙溝 ( DM , Double Moat ),SM,Glass,DM,P+,N,N+,Glass,GPP Process Flow,Wafer Clean,Oxidation,1st Photo,BOE

2、 Etch,Grid Etch,PR Strip,Oxide Etch,SIPOS Dep.,2nd Photo,PG Burn off,Glass Firing,LTO,3rd Photo,PG Coating,RCA Clean,進黃光室,PR Strip,Contact Etch,Non SIPOS,Wafer 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

3、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,擴散後晶片,晶片清洗,N,N+,P+,磷,硼,檢查生產流程卡確認是否料、量、卡是否一致,Oxidation ( 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,熱氧化

4、生成之方法與其特性比較,熱氧化,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,N,N+,P+,氧化層,1st 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,What is PR ( 光阻 ),光阻本身主要成

5、份為： 1.) 樹脂 2.) 感光劑 3.) 有機溶劑 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,一次黃光,晶片,N,N+,P+,氧化層,光阻,BOE Etch ( BOE 蝕刻 ),將晶片送至化學蝕刻站，並以BOE將裸露出來之氧化層去除 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

6、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,BOE 蝕刻,晶片,N,N+,P+,氧化層,光阻,Grid Etch ( 格子蝕刻 ),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 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 控制蝕刻液之溫度及穩定度可提升蝕刻之均勻性,格子蝕刻,晶片,N,N+,P+,氧化層,光阻,PR Strip (

7、 光阻去除 ),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 利用硫酸將光阻劑去除乾淨,光阻去除,晶片,N,N+,P+,氧化層,SiO2 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,氧化層蝕刻,晶片,N,N+,P+,RCA C

8、lean ( 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,RCA 清洗,SIPOS Dep. ( SIPOS 沉積 ),SIPOS ( Semi Insolated Polycrystalline Of Silicon )

9、半絕緣多晶矽 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 目的： 1.) 可適度的提升崩潰電壓 ( VB ) 缺點： 1.) 逆向漏電流較高,SIPOS 沉積,晶片,N,N+,P+,SIPOS,SIPOS,進黃光室,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,2nd 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

10、來,硬烤,將顯影完成之晶片送進130 之烤箱烘烤，使光阻固化,PG Coating ( 光阻玻璃塗佈 ),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,玻璃塗佈之方法與差異,光阻玻璃塗佈,N,N+,P+,SIPOS,SIPOS,PG,二次黃光完成,N,N+,P+,SIPOS,SIPOS,PG,PG 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

11、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,Glass 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,玻璃燒結,N,N+,P+,SIPOS,SIPOS,Glass,LTO ( 低溫氧化層沉積 ),LTO ( Low Temperature Oxidation ) 利用LPCVD於低溫下在晶片表面沉積一層氧化層 W

12、hy 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 ),低溫氧化層沉積,N,N+,P+,SIPOS,SIPOS,Glass,SiO2,3rd 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

13、烤箱烘烤，使光阻固化,三次黃光,N,N+,P+,SIPOS,SIPOS,Glass,SiO2,PR,Contact 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,接觸面蝕刻,N,N+,P+,SIPOS,Glass,SiO2,PR,PR Str

14、ip ( 光阻去除 ),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 利用硫酸將光阻劑去除乾淨,光阻去除,N,N+,P+,SIPOS,Glass,SiO2,1st Ni Plating ( 一次鍍鎳 ),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,一次鍍鎳,N,N+,P+,SIPOS,Glass,SiO2,Ni,Ni Sintering ( 鎳燒結 ),於一次鍍鎳完後會安排晶片進爐做燒結之動作 其主要目的為： 1.) 讓鎳與矽形成合金 2.) 增加焊接之拉力,鎳燒結,N,N+,P+,SIPOS,Glass,SiO2,Ni,2nd Ni Plating ( 二次鍍鎳 ),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 處理完之晶片會再鍍上一層鎳來提供焊接面,二次鍍鎳 泡完硝酸後,N,N+,P+,SIPOS,Glass,SiO2,Ni,二次鍍鎳完成後,N,N+,P+,SIPOS,Glass,SiO2,Ni,Au Plating ( 鍍金 ),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 另外金還有一個優點 於焊接時可讓銲錫之流動狀況較好,鍍金,N,N+,P+,SIPOS,Glass,SiO2,Ni,Au,