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GPP 制程简介


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

Andy Kang

Why GPP
設備投資 製程差異 封裝之比較 晶片製作成本 電性比較 信賴性比較 未來產品擴充性 GPP 高 較複雜 較簡單 較高 IR 較低 較好尤其是高溫特性 較高 OJ 低 較簡單 較複雜 較低 IR 較高 較差 較低
Andy Kang

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 )

Andy Kang

SM
Glass P+

N N+

Andy Kang

DM
Glass P+

N N+

Andy Kang

GPP Process Flow
Wafer Clean Oxidation 1st Photo BOE Etch Grid Etch PR Strip Oxide Etch RCA Clean SIPOS Dep. 進黃光室
Non SIPOS

Contact Etch

PR Strip
1st Ni Plating

2nd Photo PG Coating PG Burn off Glass Firing LTO 3rd Photo

Ni Sintering
2nd Ni Plating

Au Plating

Andy Kang

Wafer Clean ( 晶片清洗 )
檢查 HF浸泡 純水QDR沖洗 RCA 清洗 純水QDR沖洗 HF浸泡 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 RCA 清洗方法將晶片表面之雜物去除 利用高純水( >12M )快速沖洗晶片表面前站之殘餘物 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 利用旋乾機將晶片表面之水分帶離 Andy Kang

晶片清洗
檢查生產流程卡確認是否料、量、卡是否 一致
P+ N N+ 磷 硼

擴散後晶片
Andy Kang

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 黑色表示石英舟 灰色表示晶片

排晶片

熱氧化完成後出爐狀況

Andy Kang

熱氧化生成之方法與其特性比較
通入氣體 乾氧 O2 H2+O2 濕氧 H2O APCVD LPCVD PECVD SiH4+O2 SiH4+O2 / TEOS SiH4+N2O 是 否 否 否 快 鬆散 Andy Kang 矽晶片是否 參與反應 是 是 成長速率 慢 氧化層結構 密實

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
P+ N N+ 氧化層

晶片
Andy Kang

1st Photo ( 一次黃光 )
HMDS烤箱烘烤 光阻塗佈 軟烤 對位曝光 顯影 硬烤 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 將顯影完成之晶片送進130 ℃之烤箱烘烤,使光阻固化

Andy Kang

What is PR ( 光阻 )
光阻本身主要成份為: 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
Andy Kang

一次黃光
光阻 氧化層

P+ N N+

晶片
Andy Kang

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 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 Kang

BOE 蝕刻
光阻 氧化層

P+ N N+

晶片
Andy Kang

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
Andy Kang

格子蝕刻
光阻 氧化層

P+ N N+

晶片
Andy Kang

PR Strip ( 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

Andy Kang

光阻去除

P+ N N+

氧化層

晶片
Andy Kang

SiO2 Etch ( 氧化層蝕刻 )
BOE浸泡 純水QDR沖洗 混合酸浸泡 純水QDR沖洗 HF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 利用混合酸去除晶片表面之雜物 利用高純水( >12M )快速沖洗晶片表面前站之殘餘物 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 利用旋乾機將晶片表面之水分帶離 Andy Kang

氧化層蝕刻

P+ N N+

晶片
Andy Kang

RCA Clean ( RCA 清洗 )
SC1清洗 純水QDR沖洗 SC2清洗 純水QDR沖洗 HF浸泡 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SC2 去除可能殘留於晶片表面之金屬離子 利用高純水( >12M )快速沖洗晶片表面前站之殘餘物 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 利用旋乾機將晶片表面之水分帶離 Andy Kang

RCA 清洗
名稱 使用之化學品 配比 使用之溫度 作用

SC1

NH4OH + H2O2 + H2O

1:1:6

65~85℃

去除微粒及有機物

SC2

HCL + H2O2 + H2O

1:1:6

65~85℃

去除金屬離子

Andy Kang

SIPOS Dep. ( SIPOS 沉積 )
SIPOS ( Semi Insolated Polycrystalline Of Silicon ) – 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
Andy Kang

SIPOS 沉積

P+ N N+

SIPOS

SIPOS

晶片
Andy Kang

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

Andy Kang

2nd Photo ( 二次黃光 )
光阻玻璃塗佈 軟烤 對位曝光 顯影 硬烤 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 將顯影完成之晶片送進130 ℃之烤箱烘烤,使光阻固化

Andy Kang

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

Andy Kang

玻璃塗佈之方法與差異
DB 項目 Doctor Blade ---設備投資 黃光製程 晶片製程 晶片產量 後段切割 較低 不需 較簡單 高 不易 PG Photo Glass 光阻玻璃 較高 需要 較麻煩 低 簡單 EP Electronic Plating 電泳法 高 不需 最麻煩 最低 簡單 Andy Kang

光阻玻璃塗佈
PG SIPOS

P+ N N+

SIPOS

Andy Kang

二次黃光完成
PG SIPOS

P+ N N+

SIPOS

Andy Kang

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燒結 黑色表示石英舟 灰色表示晶片

排晶片

光阻燒除完成後出爐狀況

Andy Kang

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 黑色表示石英舟 灰色表示晶片

Andy Kang

玻璃燒結
Glass SIPOS

P+ N N+

SIPOS

Andy Kang

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 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 450~600℃ )
Andy Kang

低溫氧化層沉積
SiO2 Glass SIPOS

P+ N N+

SIPOS

Andy Kang

3rd Photo ( 三次黃光 )
HMDS烤箱烘烤 光阻塗佈 軟烤 對位曝光 顯影 硬烤 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 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
SiO2 PR Glass SIPOS

P+ N N+

SIPOS

Andy Kang

Contact Etch ( 接觸面蝕刻 )
BOE浸泡 純水QDR沖洗 混合酸浸泡 純水QDR沖洗 HF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 利用混合酸去除SIPOS 利用高純水( >12M )快速沖洗晶片表面前站之殘餘物 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 利用旋乾機將晶片表面之水分帶離 Andy Kang

接觸面蝕刻
SiO2 PR Glass SIPOS

P+ N N+

Andy Kang

PR Strip ( 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

Andy Kang

光阻去除
SiO2 Glass SIPOS

P+ N N+

Andy Kang

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

Andy Kang

一次鍍鎳
SiO2 Ni Glass SIPOS

P+ N N+

Andy Kang

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

Andy Kang

鎳燒結
SiO2 Ni Glass SIPOS

P+ N N+

Andy Kang

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

Andy Kang

二次鍍鎳 – 泡完硝酸後
SiO2 Ni Glass SIPOS

P+ N N+

Andy Kang

二次鍍鎳完成後
SiO2 Ni Glass SIPOS

P+ N N+

Andy Kang

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

Andy Kang

鍍金
SiO2 Ni Au Glass SIPOS

P+ N N+

Andy Kang


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