射频微波功率芯片生产资料整理

一、主要生产设备

二、工艺流程简述

1、清洗

清洗工作是在不破坏芯片表面特性的前提下，有效的使用化学溶液清除半导体硅片表面的尘埃颗粒、有机物残留薄膜和吸附在表面的金属离子。主要利用清洗机、揭膜机、甩干机、烘箱等设备对不同的污染对象，按各自的要求选择不同的清洗剂，1号液主要去除硅片表面的尘埃颗粒，2号液主要去除吸附在硅片表面的金属离子，3号液主要去除硅片表面有机物残留薄膜。清洗的过程主要是将需要加工的硅片（包括刻蚀工艺后的硅片）放入清洗液中浸泡，通过化学反应和物理作用去除表面颗粒和异物，再经过多次高纯水冲洗，甩干后烘干。清洗剂主要为1号液和、2号液、3号液、氢氟酸。

1号液：氨水+双氧水+纯水；

2号液：盐酸+双氧水+纯水；

3号液：硫酸+双氧水+纯水；

氢氟酸：

此过程主要产生污染物：

废气：酸性废气G1(硫酸雾、HCI),碱性废气G2(NH3):

废水：酸碱废水W1、含氨废水W2、含研废水W3、含氛废水W4:固废：废酸S1。

2、炉管处理

(1)氧化：

硅片经过清洗后，表面要长一层氧化层作为扩散、离子注入的阻挡层或介质隔离层。硅片氧化炉内进行氧化工艺，氧化工艺主要是通过O2与Si在高温（般900℃~1150℃）下进行反应，生成SiO2。而为了提高生产效率和氧化层的质量，还会用到H2、HCI或者C2H2CI2作为辅助材料，H2是可以提高氧化反应的速度，提高生长效率，HCI或者C2H2Cl2可以在SiO2中加入微量的CI离子，用来束缚可动离子，提高氧化层质量，增加耐压能力。主要的反应过程：O+Si-→SiO2

H2+O,→2H20(

Si+2H2O→SiO2+2H2

2HC1+O2H2O+2C1

C2H2CI2+O2→C2O+H2O+2C

Cr离子均匀分布在SiO2内。

此过程主要产生废气：酸性废气G3(HCI),有机废气G4(C2H2Cl2);

(2)扩散：

硅片内加入的B*离子或者其他元素参与导电，并且为了达到产品设计需要的耐压能力，加入的离子需要在硅片内重新分布，扩散到一定的深度。因此，硅片需要在N2保护的环境下，利用扩散炉高温加热（一般在1100℃---1200℃）,使这些离子重新分布，并向下扩散。部分产品，为了达到工艺设计要求，表面还需要做一定厚度的SiO2,因此，会通过加入O2、H2气体来达到目的。

主要的反应过程：

棚源（主要是B2O3)→O2+B+

O2+Si→SiO2

H2+O2→2H2O

Si+2H2O→SiO2+2H2

B+离子均匀分布在SiO2内，在高温下，B+会向下扩散到硅里面。

此过程主要产生污染物：

废气：酸性废气G5(HC1):

废水：酸碱废水W5:

(3)LPCVD:

LPCVD是低压化学气相沉积上艺的简称，通过气贪物质的化学反应在硅晶圆片表面淀积一层固态薄膜材料的工艺，化学气相沉积是以适当的流速将含有构成薄膜心素的气态反应剂或液态反应剂的蒸汽引入反应室，在衬底表面发生化学反应并在村底表面淀积薄膜的过程，目前，在芯片的制造工艺中，大部分薄膜材料都可以用化学气相沉积法来制备，例如：二氧化硅膜、多晶硅膜、氯化硅膜等，本项目所有沉积工序均利用沉积炉内进行。

氧化硅膜：(CHO)4Si→SiO2+CO=+H2O(TEOS受热分解）

多品硅膜：SiH2→Si+2H2(SiHa受热分解）

氨化硅膜：3SiH2C12+4NH5SiNa+6HC1+6H2

此过程主要产生废气：酸性废气G6(HCI)、碱性废气G7(NH)、特殊废气G8(SiH4等）；

(4)APCVD;

APCVD是常压化学气相沉积工艺的简称，工艺目的和过程与LPCVD类似，只是工艺设备和工艺条件不同。主要用于制作PSG膜。

主要反应过程：

SiH4+O2→SiO2+2H2

2PH3→2P++3H2

P+离子均匀分布在SiO2内

此过程主要产生废气：特殊废气G9(SiH4、PH3);

(5)PECVD:

PECVD 是离子增强化学气相沉积工艺的简称，工艺目的和过程与LPCVD类似，只是工艺设备和工艺条件不同。主要用于制作PSG膜、Si3N4膜、SiO2膜。PSG膜：2SiH4+2NO2→2SiO2+4H2+N2

2PH3→2P++3H2

P+离子均匀分布在SiO2内。

Si3N4膜：3SiH4+4NH3>Si3N4+12H2

SiO2膜：2SiH4+2NO2-2SiO2+4H2+N2

此过程主要产生废气：碱性废气G10(NH3)、特殊废气G11(SiH、PH3):

3、光刻

光刻主要是使用光敏材料光刻胶和可控制的曝光技术在硅片表面形成三维图形，紫外光透过光刻版把图形转移到硅片表面的光刻胶上。光刻胶根据工艺特性分为正性胶和负性胶，正性光刻胶经过紫外线照射后性质发生变化，可溶于显影液，而负性胶正好相反，经过紫外线照射的部分性质变化，不溶于显影液，没有照射的部分可溶于显影液。因此，经过曝光机曝光的硅片，再经过显影液的处理，就把光刻版上的图形复制到硅片表而。

本工艺主要用到光刻胶、显影液、边胶清洗液、HMDS、聚酰亚胺等化剂。

具体工艺过程：

(1)匀胶：硅片经过匀胶机，将光刻胶涂布在硅片表面，经过高速旋转，使硅片表面的光刻胶均匀分布。为了增加光刻胶与硅片的黏附性，还会在涂胶前先在硅片表面涂布层HMDS对硅片表面进行曝光。

(3)显影：曝光过的硅片在显影机内经过显影液的浸泡，溶解被紫外线照射过的光刻胶，形成需要的三维图形。

此过程主要产生污染物：

废气：碱性废气G12(NH3),有机废气G13(乙酸丁酯、乙醇等）:

废水：有机废水W6:

固废：废有机溶剂S2(废光刻胶、废显影液）、废包装容器S3。

4、刻蚀

经过显影后的硅片，去除光刻胶的位置，露出下面的材质，这一部分材质需要经过刻蚀工艺进行去除。

刻蚀工艺根据工艺方法分为干法刻蚀和湿法刻蚀。

(1)湿法刻蚀：通过特定的溶液与需要刻蚀的薄膜材料发生化学反应，除去光刻胶未覆盖区域的薄膜，称为湿法刻蚀。对不同的去除物质使用不同的材料。对不同的对象，典型使用的腐蚀材料为：

腐蚀硅（Si)——使用氢氟酸和硝酸（HF+HNO3)

腐蚀二氧化硅（SiO2)——使用氢氧酸（HF)

腐蚀氮化硅（SiN4)——使用热磷酸（热H3PO4)

本项目使用的湿法刻蚀材料主要为双氧水、氢瓶酸、氨水、硫酸、磷酸、硝酸、BOE、纯水等，主要设备为刻蚀机和清洗机

此过程主要产生污染物：

废气：酸性气体G14(氟化氢、硫酸雾、NOx等）、碱性废气G15(NH3)废水：含氟废水W7、含氨废水W8、含磷废水W9、酸碱废水W10;

周废：废酸S4

(2) 干法刻蚀：干法刻蚀是指利用等离子体激活的化学反应或者利用高能离子束轰击完成去除物质的方法。由于在刻蚀中不使用液体，故称为干法刻蚀。在二氧化硅和氮化硅的干法刻蚀中，等离子体的刻蚀工艺大多采用含有氟碳化合物的气体进行刻蚀。本项目的气体有CL、SFa、BCh、CHF、CF4、C2F6、氧气、氨气等，主要设备为刻蚀机。以CF1为例，刻蚀反应过程如下：

CF4→2F+CF2

SIO2+4F→SIF4+O2

Si+4F→SiF4

SiO2+2CF2→SiF4+2CO

Si+2CF2→SiF4+C2

此过程主要产生污染物：

废气：酸性气体G16(氟化氢等）、特殊废气G17(SiH4、PH1等）;

5、注入：

注入是采用强电场将气体离子化，经过电场引导加速，这些离子在高能量下打入硅片表面的一种加工工艺。主要用到的是BF3、PH3、AsH3气体，主要设备为注入机。

BF3→B+3FB*离子高速撞击硅片表面，打入硅片表面。

PH3→P++3H·P+离子高速撞击硅片表面，打入硅片表面。

AsH3As++3HB+离子高速撞击硅片表面，打入硅片表面。

此过程主要产生污染物：

废气：特殊废气G18(SiH4、PH3等）:

固废：废抹布、手套SS。

6、去胶：

刻蚀后的圆片需要利用去胶机把表而光刻胶全部去除，非金属表面主要是用H2SO4溶液浸泡去除，金属表面的产品物应使用有机去胶液进行去胶，然后使用异内醇进行漂洗。此工序完成后，根据产品的需求，部分产品需要回到清洗工艺，重复步骤1、2、3、4、5、6,重复次数根据产品需求而定。

此过程主要产生污染物：

废气：酸性气体G19(硫酸雾）、有机废气G20(内酮、异内醇等）

固废：废酸S6、废有机溶剂S7(废去胶液、废光刻胶）、废异内醇S8。

7、金属化

硅片表面根据工艺设计，需要在表面做一层或几层金属，用于导电的作用主要的方式有蒸发和激射两种工艺，主要设备为减射台和蒸发台。在真空环境下，依靠射频和高能离子轰击金属材料，使金属粒子淀积到硅片表面。此工艺主要用到的是金属材料，包含NiPt、Au、Ti、Ni、Ag、Cr、Wu、A1、AISi、Pt,和一些保护气体N2、Ar等。

此过程主要产生污染物：

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江苏苏辰环保科技有限公司

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固废：废金属材料S9。

8、合金

表面淀积的金属，经过合金工艺处理，可以使金属与硅片表面形成更好的接触，形成合金结构。合金工序主要利用真空合金炉完成，合金就是把杂质金属与半导体衬底放在一起加热、让局部熔化成为液相合金之后，然后冷却、再结晶来得到高掺杂的半导体区域，从而可制作出p-n结，本项目加热温度为400℃左右。合金主要用到的是N2、O2、H2,这些气体主要对硅片表面的金属起到保护作用。对于金属部分，也需要按照设计要求作出不同的形状和分布，因此，在金属化后还需要再做光刻工艺。

此过程主要产生污染物：

废气：碱性废气G21(NH1),有机废气G22(酷酸丁酯等）;

废水：有机废水WH:

固废：废有机溶剂S10(废光刻胶、废显影液）、废包装容器S11。

9、刻蚀

做过前面的光刻显影后，没有光刻胶覆盖部分的金属需要利用刻蚀机经过刻蚀工艺去除。同样，根据工艺要求也分为干法刻蚀和湿法刻蚀。

干法刻蚀主要用到CL、BCl3、CF4等气体，以AI刻蚀为例：

2BC13-2B+3Cl2

3Cl2+2Al→2AICI3

湿法腐蚀主要用到硝酸、磷酸、醋酸、硝酸钟胺、氟化氨、H2SO4等化剂，以Ag刻蚀为例：

3Ag+4HNO3→3AgNO3+NO+2H2O

湿法刻蚀主要产生污染物：

废气：酸性气体G23(氟化氢、硫酸雾、NOx等）、碱性废气G24(NH3)、特殊废气G25(PH3等）

废水：含氟废水W12、含磷废水W13、含氨废水W14、酸碱废水W15;固废：废酸S12。

干法刻蚀主要产生污染物：

废气：酸性气体G26(氯化氢等）、特殊废气G27(SiH4、PH3等）

10、去胶

金属刻蚀结束后，使用有机去胶液将金属表面的光刻胶全部去除，然后使用异丙醇进行漂洗。

此过程主要产生污染物：

废气：酸性气体G28(硫酸雾）、有机废气G29(丙酮、异丙醇等）固废：废酸S13、废有机溶剂S14(废去胶液、废光刻胶）、废异丙醇S15。

11、中测

做完前而步骤后的硅片，已经具备可测量的特性，此时，需安排中测，对制作好的管芯测试基本的电性数据，确认产品是否正常

此步流程主要使用测试机台对硅片进行测试，主要使用到N2。

固废：不合格芯片S16。

12、减薄

中测结束后，圆片参数无异常的话，安排继续往下加工。硅片背面需要减薄，然后做背面金属化。为了提高器件的反应速度，减小反向电流，需要将硅片经过减薄机的加工，将硅片背面的Si通过砂轮的摩擦去除，达到需要的厚度本工艺主要是物理的处理，砂轮高速旋转将硅片背面的Si摩擦去除，加工中会通大量的纯水进行冲洗降温，带走磨掉的Si粉，因此，废水中含有大量的Si粉。

此过程主要产生污染物：

废水：研磨废水W16:

13、清洗

减薄后的硅片背面，在微观下存在大量划痕，这些划痕里还存在一些没有被纯水冲掉的Si粉，这些Si粉会影响后面淀积金属后的黏附性。因此，在背面金属化前，需要通过清洗工艺，将背面处理干净，清洗后使用干燥箱进行干燥。此工艺主要是湿法清洗，使用对Si有一定腐蚀作用的混合液浸泡，将背面划痕里的Si粉溶解到混合液中。

此过程主要产生污染物：

废气：酸性气体G30(氯化氢、NOx等）、碱性废气G31(NH3);

废水：含氟废水W17、含氨废水W18、酸碱废水W19:

14、背面金属化

背面处理干净的硅片，下一步需要做背面金属化，周于管芯在封装是从背面引出电极，进行引线焊接。

主要使用的是蒸发工艺，利用蒸发台及贴膜机进行，加速后的电子能量打击材料标吧，使材料标靶蒸发升腾，最终沉积到口标上形成薄膜的方法。主要使用到的金属材料有Ti、Ni、Ag、A1、Au,气体主要是N2、Ar。

金属化工艺加工设备上，有一些备件，需要定期拿下了清洗，将表面淀积的金属去除。使用含有HNO3、HF的溶液进行处理。处理后的废液中含金属，经过回收金属处理后，废酸液排入含酸废水处理池处理，

此过程主要产生污染物：

废气：酸性气体G32(氯化氢、NOx):

废水：含氧废水W20、酸碱废水W21:

固废：废金属材料S17。

15、测试

最终产品加工流程结束后，需要最终测试，确认产品的各项参数是否正常。

这步主要使用探针测试台、扩膜机、退火炉和剥膜机等设备，通过探针卡接触管芯表面，进行参数测试。对参数不合格的管芯，使用打点器，在管芯表面打一个圆形的墨点。

此过程主要产生污染物：

固废：不合格芯片S18。

16、划片

根据发货形式的需要，有些硅片测试完成后，送划片工序进行划片操作。使用划片机，将整片的圆片，切割成一个一个的芯粒。

此步骤主要使用划片刀，在高速旋转下，按照一定的移动速度，对硅片进行切割。切割过程中会产生大量的热和Si粉，因此需要使用大量的纯水冲洗。

此过程主要产生污染物：

废水：研磨废水W22:

固废：不合格芯片S19.

17、包装入库

最终的产品发货前，都要进行包装。圆片形式的产品使用圆片盒包装，使用到防静电袋、海绵、圆片盒、胶带、无尘纸；芯粒形式的产品使用玻璃瓶包装，使用到海编、玻璃瓶。