超完整-LED-芯片制程

PIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandardLEDChipProcessIntroductionPIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandard2.PSSProcess1.Chip工段3.EPIProcess4.ChipprocessContentPIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandardChip工段PIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandard按照工艺站点进行划分：图2:后段工艺图1:前段工艺Chip工段LEDEPIChip前段PhotoETCHDRYETCHWETETCHDEPO后端BackEndTESTPIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandardPhotoPIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandardPHOTO站点工艺流程:图1：Coating设备图2：Develop设备图3：显微镜芯片制造(Photo)CoatingSoftBakingExposurePEBDevelopmentHardBakeInspection图4：光刻机PIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandardPhotoresist1.什么是光阻(Photoresist)光阻是一种化学材料，在PHOTOprocess中经过曝光和显影两个步骤将光罩(Mask)上的图形转移到光阻上，在下一站etch时作为保护层将不需要etch的地方保护起来，再次将图案转移到wafer上。2.光阻的分类光阻分正光阻(Positivephotoresist)和负光阻(Negativephotoresist)。感光的部分溶于显影剂(Developer)的叫正光阻，感光的部分不溶于显影剂的叫负光阻。负光阻NEGATIVERESIST收到UV光照射部位的光阻在显影后留在晶圆上正光阻POSITIVERESIST收到UV光照射部位的光阻产生分解反应，在显影时被冲洗掉。石英玻璃Glass铬金属Chrome被UV光照射到的光刻胶部分UV光源紫外光线光照版Mask涂胶层PIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandard由于晶圆容易吸附潮气到它的表面。光刻胶黏附要求要严格的干燥表面，所以在涂胶之前要进行脱水烘焙和黏附剂的涂覆。脱水烘焙的温度通常在140度到200度之间。有时还要用到黏附剂，黏附剂通常使用HMDS（六甲基二硅胺脘）。表面处理的主要作用是提高光刻胶与衬底之间的粘附力，使之在显影过程中光刻胶不会被液态显影液渗透。（如右图）气涂胶前处理使用烘箱进行HMDS增粘处理要注意那些问题？1.预处理完的硅片应在一定的时间内尽快涂胶，以免表面吸附空气中的水分，降低增粘效果。但同时也要充分冷却，因硅片的温度对胶厚有很大的影响。2.反复预处理反而会降低增粘效果。3.HMDS的瓶盖打开后，其寿命有限，一定要尽快用完。目的：增加圆片衬底与光刻胶的粘附性；原理：将圆片表面状态由亲水性转变为疏水性(亲油性)；化学试剂：HMDS(六甲基二硅胺)；气相涂布方法：高温低真空下的HMDS单片处理模块；确认HMDS的效果用接触角计测量，一般要求大于65度。PIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandard*SpinCoatingCoatingPIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandard涂胶的典型过程为：接片对中→稳定转速→滴胶→慢速匀胶→快速匀胶→晶元底部清洗→晶元顶部去边→快速甩干为什么要去边去边分为两步，为底部去边和顶部去边。由于快速甩胶时，整个涂胶腔体内弥漫着溶剂和光刻胶的微粒，一部分光刻胶微粒会黏附在硅片的底部，在随后的工艺过程中会对其它设备造成沾污，所以利用位于硅片底部的一个喷嘴，对硅片底部进行清洗。在快速甩胶结束后，整个硅片上分布的是均匀厚度的光刻胶，但在硅片表面的最外缘一圈，由于气流的影响，胶层特别厚，因在随后的工艺（如腐蚀或注入等）处理中，为了传输或固定，一些设备中的某些机构会接触到硅片表面的边缘，摩擦会使边缘的胶脱落，对设备造成颗粒沾污。去边PIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandardSoftBaking前烘:目的是蒸发掉胶中的有机溶剂成分，使晶圆表面的胶固化。增加光刻胶与衬底间的粘附性、光吸收以及抗腐蚀能力；缓和涂胶过程中胶膜内产生的应力等。这个过程中,胶中的溶剂基本被蒸发掉，因而通常情况下胶的厚度会变薄（大约减少25%）。前烘可在热板或烘箱中进行。每一种胶都有其特定的前烘温度和时间,更厚的胶可能需要更长的时间。软烘目的：去除光刻胶中的溶剂增加粘附性提高E0的稳定性减少表面张力软烘方法：接近式热版软烘的关键控制点是温度和时间PIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandard12ExposurePIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandard对准原理PIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandardPostExposureBake(PEB)在曝光时由于驻波效应的存在，光刻胶侧壁会有不平整的现象，曝光后进行烘烤，可使感光与未感光边界处的高分子化合物重新分布，最后达到平衡，基本可以消除驻波效应。它主要有如下作用：①消除曝光中驻波效应的影响，提高工艺容宽。②进一步去除胶中的残留溶剂，提高胶对衬底的黏附性。目的：降低或消除驻波效应PEB温度一般要求比软烘高15-20度PEB一般采用接触式或接近式热板烘焙PEB的关键控制点是温度与时间PIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandard*DeveloperPuddleDevelopment显影就是用显影液溶解掉不需要的光刻胶，将掩膜版上的图形转移到光刻胶上。不同的显影方式有不同的显影过程，通常显影过程为：显影液喷洒，使显影液覆盖整个硅片表面→静置显影→冲水清洗；常见的显影问题有显影不足、不完全显影以及过显影三种。显影液为碱性溶液，如NaOHor氢氧化四甲基铵TMAH(tetramethylammoniumhydroxide)PIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandardHardBakeHardBake就是通过加温烘烤使胶膜更牢固地黏附在晶圆表面，并可以增加胶层的抗刻蚀能力。HardBake作用：•能够改善光刻胶的抗刻蚀、注入能力。•改善光刻胶与晶圆表面的黏附性，有利于后续湿法腐蚀工艺。•改善光刻胶中存在的针孔。弊端：•可能导致光刻胶流动，使图形精度减低•通常会增加将来去胶的难度。PIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandardETCHPIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandardETCH1.湿法刻蚀：晶元酸清洗晶元有机清洗镀膜前酸清洗SiO2&ITO湿法刻蚀去光阻金属剥离2.干法刻蚀PSS干法刻蚀GaN干法刻蚀SiO2干法刻蚀灰化PIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandard什么是清洗在不破坏晶圆表面特性及电特性的前提下，有效地使用化学溶液或气体清除残留在晶圆上之微尘、金属离子及有机物之杂质。清洗工艺的选择，应根据晶圆表面污染（颗粒、有机物、金属污染物、原生氧化物及化学氧化物）情况决定。清洗的一般思路首先去除表面的有机沾污；然后溶解氧化层(因为氧化层是“沾污陷阱”，也会引入外延缺陷)；最后再去除颗粒、金属沾污，同时使表面钝化。加热酸槽和快排快冲（QDR）是清洗工艺模块中，最重要的两个模块，在大多清洗工艺中，这两个模块的性能直接决定最终的清洗效果。清洗PIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandard盐酸36-38%5~10minITO腐蚀丙酮99.8%5分钟左右去光刻胶剥离液20%以上80℃、5分钟左右去胶（HMDS)常用湿法清洗（腐蚀）方法PIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandard湿法清洗设备-溢流清洗PIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandard湿法清洗设备-排空清洗PIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandard湿法清洗设备-晶元甩干PIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandardE-beamITOdepositionP-metalopenPRpatterningP-metalwetetchingN-GaNSapphireP-GaNITON-GaNSapphireP-GaNITOPRN-GaNSapphireP-GaNPRITOE-BeamevaporatorITOWetEtchingPIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandardCVDSiO2depositionSiO2SiO2EtchingN-GaNSapphireP-GaNSiO2PRN-GaNSapphireP-GaNPRSiO2N-GaNSapphireP-GaNSiO2CBLWetEtchingPIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandard•等离子体刻蚀是采用高频辉光放电反应，使反应气体激活成活性粒子，如原子或游离基，这些活性粒子扩散到需刻蚀的部位，在那里与被刻蚀材料进行反应，形成挥发性生成物而被去除。它的优势在于快速的刻蚀速率同时可获得良好的物理形貌。（这是各向同性反应）。这种腐蚀方法也叫做干法腐蚀。等离子体刻蚀原理化学性腐蚀工艺的六个步骤PlasmaflowinggasGenerationofetchantspecies1DiffusiontosurfaceAdsorptionReactionFilmDesorptionDiffusionintobulkgas234561.活性粒子由电子和分子的碰撞产生2.活性粒子扩散到反应膜层附近3.活性粒子被表面吸附4.反应发生5.反应生成物能解吸附6.反应生成物扩散到气体当中被泵抽走PIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandardPRSapphirePSSDryEtchingPSS干法刻蚀：采用光刻胶、SiO2或金属做掩膜，用干法蚀刻制成，制作圆锥状、孔洞状或圆柱状的周期性结构，以此提高外量子效率；反应气体：Cl2,BCl3,CH3等。PIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandardN-GaNSapphireP-GaNPRN-GaNSapphireP-GaNPRN-GaNSapphireP-GaNMesaDryEtchingPIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandardN-GaNSapphireP-GaNITOPadPadPRSiO2N-GaNSapphireP-GaNITOPadPadSiO2□SiO2DryetchingPassivationDryEtchingSiO2+CF4→SiF+CO2反应气体：CF4,CHF3等PIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandardDEPOPIE(Wuhu)ChipBUOneTeamOneVisionOneStandard图3：MetalDepo设备芯片制造(Depo)ITODepositionMetalDepositionCBLDepositionDepoProcessPassivationDepositionRapidThermalProcessPIE(Wuhu)ChipBUOneTea