半导体制造中的关键技术：酸腐蚀液、硅片加工与晶圆封装
半导体制造中的关键技术：酸腐蚀液、硅片加工与晶圆封装
半导体制造是一个复杂而精细的过程，其中酸腐蚀液的使用、硅片加工方法和晶圆封装技术是关键环节。本文将详细介绍这些技术的具体实施方法和重要性。
酸腐蚀液
酸腐蚀液在硅片加工中起到蚀刻作用，通过化学溶液溶解因物理加工而受损的表层。一种有效的酸腐蚀液配方如下：
- 氢氟酸（HF）：浓度为40%~60%
- 硝酸（HNO3）：浓度为60%~75%
- 磷酸（H3PO4）：浓度为70%~90%
- 硫酸（H2SO4）：浓度为90%~100%
- 柠檬酸：浓度为5%~15%
上述各组分按照体积比1:18:13:0.52:0.12混合而成。在传统酸溶液中加入H3PO4和H2SO4两种粘度较大的酸，可以防止酸腐蚀过程中沿着缝隙进入到硅片体内，进而腐蚀硅片体内。同时，这种酸腐蚀液可以保证化学品停留在硅片表面进行蚀刻，而不会通过研磨造成的损伤层的裂纹进行钻刻，从而减少了硅片的应力，极大地改善了翘曲度、总厚度差（TTV）、整面平整度（GFLR）和局部平整度（SFQR）。
硅片加工方法
硅片加工是一个复杂的过程，主要包括以下几个步骤：
- 单晶硅生长：通过直拉法（CZ法）或区熔法（FZ法）将多晶硅加热成液体后，精密控制热环境，成长为高品质的单晶硅。
- 硅片切割：采用先进的线切割工艺，将单晶晶棒通过切片设备切成合适厚度的硅片。
- 硅片研磨：在沉重的选定盘和下晶盘之间加入晶片后，与研磨剂一起施加压力旋转，使晶片变得平坦。双面研磨是一种使晶片更平坦的工艺，可以去除表面的小突起。
- 硅片蚀刻：使用酸腐蚀液去除晶片表面加工损伤的工序。
- 硅片抛光：通过表面精密加工最终确保表面工整度的工艺。使用抛光浆与抛光布，搭配适当的温度、压力与旋转速度，可以消除前制程所留下的机械伤害层，并得到表面平坦度极佳的硅片。
- 硅片洗净：去除硅片经过抛光后表面残留的有机物、颗粒、金属等，以确保硅片表面的洁净度，使之达到后道工序的品质要求。
晶圆封装方法
晶圆封装是半导体制造中的关键环节，以下是一种常见的晶圆封装方法：
- 晶圆准备：对加工完成的晶圆进行清洗和检测，确保晶圆表面无杂质、无损伤。
- 晶圆涂胶：在晶圆背面涂覆一层胶水，以增加晶圆与封装基板的粘附力。
- 晶圆贴装：将涂有胶水的晶圆贴合到封装基板上，确保晶圆与基板之间的对齐和贴合度。
- 固化处理：对贴合后的晶圆进行加热固化处理，使胶水完全固化，确保晶圆与基板之间的牢固连接。
- 晶圆切割：根据需要将晶圆切割成单个芯片。
- 芯片封装：对切割后的芯片进行封装处理，包括封装材料的选择、封装工艺的实施等。
- 最终测试：对封装后的芯片进行最终测试，确保芯片的性能和质量满足要求。
请注意，上述晶圆封装方法仅为一种常见方法，具体封装工艺可能因产品要求、工艺条件等因素而有所不同。在实际生产中，需要根据具体情况选择合适的封装方法和工艺参数。
高通量晶圆测厚系统
高通量晶圆测厚系统以光学相干层析成像原理，可解决晶圆/晶片厚度TTV（Total Thickness Variation，总厚度偏差）、BOW（弯曲度）、WARP（翘曲度），TIR（Total Indicated Reading 总指示读数，STIR（Site Total Indicated Reading 局部总指示读数），LTV（Local Thickness Variation 局部厚度偏差）等这类技术指标。
高通量晶圆测厚系统，全新采用的第三代可调谐扫频激光技术，传统上下双探头对射扫描方式，可兼容2英寸到12英寸方片和圆片，一次性测量所有平面度及厚度参数。
- 灵活适用更复杂的材料，从轻掺到重掺 P 型硅 (P++)，碳化硅，蓝宝石，玻璃，铌酸锂等晶圆材料。
重掺型硅（强吸收晶圆的前后表面探测）
粗糙的晶圆表面，（点扫描的第三代扫频激光，相比靠光谱探测方案，不易受到光谱中相邻单位的串扰噪声影响，因而对测量粗糙表面晶圆）
低反射的碳化硅(SiC)和铌酸锂(LiNbO3)；（通过对偏振效应的补偿，加强对低反射晶圆表面测量的信噪比）
绝缘体上硅（SOI)和MEMS，可同时测量多层结构，厚度可从μm级到数百μm 级不等。
可用于测量各类薄膜厚度，厚度最薄可低至4μm ，精度可达1nm。
- 可调谐扫频激光的“温漂”处理能力，体现在极端工作环境中抗干扰能力强，一改过去传统晶圆测量对于“主动式减震平台”的重度依赖，成本显著降低。
- 灵活的运动控制方式，可兼容2英寸到12英寸方片和圆片测量。