Mechanism of Wafer Bonding Process

The basic force and bonding energy in wafer bonding have been revealed in this study. The basic cause for bonding contributes to the interatomic attractive forces between surfaces or the reduction of surface energies. The amplitude of roughness component can not exceed the criterion if wafer pair is bondable. The bonding behavior and challenge during annealing have been investigated.

金属钼圆基片平面研磨及其表面创成机理研究

目的实现金属钼圆基片高效平坦化加工,获得超光滑表面。方法采用游离磨料对钼圆基片进行平面研磨加工,研究磨料种类及研磨盘转速、研磨压力、研磨时间等工艺参数对研磨效果的影响规律,通过材料去除率(MRR)与表面粗糙度(Ra)的建模分析,对比钼材与高硬脆和高塑性材料,揭示其研磨工艺特性、探究其表面创成机理。结果钼圆基片材料去除快慢和表面形貌受各因素作用的综合影响。CeO_(2)磨料适合钼圆基片的研磨加工,材料去除方式为二体、三体摩擦塑性去除;在研磨过程中,MRR随研磨盘转速、研磨压力的递增而先增大后减小,在研磨盘转速为60 r/min、研磨压力为0.026 MPa条件下MRR达到最大;除磨料因素外,其他工艺因素对表面粗糙度的影响较小;MRR和Ra随加工时间的延长而趋于稳定;使用粒径W1 CeO_(2)磨料在研磨盘转速为60 r/min、研磨压力为0.026 MPa下研磨40 min后,表面粗糙度Ra由46 nm降至9.53 nm,MRR达1.16 mg/min。结论采用游离磨料研磨方法在优化工艺条件下可以有效降低表面粗糙度,获得良好表面。

碳化硅单晶加工对晶片表面质量的影响

碳化硅(4H-SiC)晶片加工是制备高品质衬底晶圆的关键工艺,衬底晶圆的表面质量直接影响外延薄膜以及后续器件的性能。本研究通过对4H-SiC晶片经线切割、磨削、研磨、抛光等不同加工工序后对应的表面形貌、粗糙度、机械性质和晶体质量的分析,发现晶片加工通过逐步去除线切割引入的表面损伤层,提高了晶片表面质量。4H-SiC晶片C面和Si面机械性质存在各向异性,C面材料韧性相对较差,加工过程中发生脆性断裂的程度更大,导致C面材料去除速率较快,表面形貌和粗糙度相对较差。

工艺参数对浸没式直流介电泳辅助化学机械抛光蓝宝石晶片的影响

目的为了实现蓝宝石晶片的高效超光滑表面加工,提出浸没式直流介电泳辅助化学机械抛光方法,研究该方法对蓝宝石晶片的加工适应性。方法搭建了浸没式直流介电泳辅助化学机械抛光系统,通过单因素实验探究接入电压、工件及抛光盘转速、偏摆移动速度、抛光时间及抛光垫类型对蓝宝石晶片的加工效果,并深入分析负介电泳效应对CMP加工过程的影响。结果直流介电泳辅助CMP方法可以显著提高蓝宝石晶片的抛光效果,在2000V的接入电压下,化学机械抛光的材料去除率MRR提高了99.97%,达到了7.53nm/min,表面粗糙度Ra降低至2.51nm,工件表面划痕数量明显减少。工件及抛光盘转速、偏摆移动速度的提升都会使抛光MRR和Ra先升后降,带槽的抛光垫对介电泳效应控制磨料起促进作用。各个因素的影响对提高有效磨料数起交互作用,负介电泳效应促使磨料聚集在抛光垫表面,而工件与抛光垫的相对运动促使磨料更新循环。结论采用接入电压2000 V、工件及抛光盘转速80 r/min、偏摆速度60 r/min,在精抛垫下抛光蓝宝石晶片90 min,可以获得表面粗糙度Ra为0.953 nm的光滑表面。

晶圆级薄膜铌酸锂波导制备工艺与性能表征

随着光子集成和光通信技术的快速发展,低损耗波导是实现高效光子传输的关键元件,其性能直接影响整个集成芯片的性能。因此,低损耗波导的制备技术是当前铌酸锂集成光子技术研究的热点和难点。本研究针对晶圆级低损耗薄膜铌酸锂波导的制备工艺进行了深入研究,在4英寸的薄膜铌酸锂晶圆上,基于深紫外光刻和电感耦合等离子体刻蚀技术,成功制备出了传输损耗低于0.15 dB/cm的波导,同时刻蚀深度误差控制在10%以内,极大地提高了波导结构的精确度。此外,本研究还提出了一种基于微环谐振腔的晶圆上波导损耗的表征方案,能更精确地评估波导性能。通过测试,发现所制备的波导合格率超过85%,显示出良好的可重复性和可靠性。本文中发展的晶圆级薄膜铌酸锂加工工艺,对推进铌酸锂波导的大规模制备和应用具有重要意义。

碳化硅晶片减薄工艺对表面损伤的影响

随着碳化硅功率器件和芯片技术的快速发展,对碳化硅物理强度、散热性及尺寸要求越来越高,因而,对碳化硅晶片的减薄处理逐渐成为晶圆加工的重要课题。由于碳化硅材料断裂韧性较低,在减薄加工过程中易开裂,碳化硅晶片的高效率、高质量加工成为急需突破的瓶颈。本文基于碳化硅晶片的磨削减薄工艺技术,从加工过程及基础原理出发,通过研究磨削减薄工艺中四个主要参数(砂轮粒度、砂轮进给率、砂轮转速和工作台转速)对晶片表面的损伤,如崩边和磨痕的影响,提出前退火减薄工艺,以提高晶片加工质量,降低晶片表面损伤。本研究工作揭示了晶片减薄工艺技术调控表面质量的方法,并在实验加工过程中验证成功,相关研究结果对加工难度大的硬脆材料晶片减薄技术具有重要的指导意义。

腔室清洗的单臂组合设备初始暂态调度

为了提升腔室洁净度,晶圆厂需对组合设备腔室进行清洗操作,从而提高晶圆的加工质量.考虑腔室清洗时间和晶圆驻留时间的约束条件下,本文研究了单臂组合设备的初始暂态调度问题.首先,提出了机械手的初始暂态活动规则,并对机械手活动序列进行描述,实现了系统的初始暂态可调度性;其次,对机械手在初始暂态和稳态的活动时间进行了建模;然后,根据系统的时间特性,建立了初始暂态调度的线性规划模型;最后,通过实例验证了该方法的有效性.与已有的虚拟晶圆方法相比,该调度方法能有效减少初始暂态的完工时间,提高了组合设备的晶圆生产效率.

晶圆键合设备对准和传送机构研究综述

随着微机电系统和3D集成封装的快速发展,多功能高性能器件、小体积低功耗器件、耐高温耐高压器件以及小型化高集成度器件是目前封装领域研究的重点。晶圆键合设备对于这些高性能、多功能、小型化、耐高温、耐高压、低功耗的集成封装器件的量产起着至关重要的作用,因此对晶圆键合设备及其对准机构和传送机构的研究也十分重要。介绍了常用的晶圆键合设备与晶圆键合工艺、对准机构和传送机构的工作原理以及主要的晶圆键合设备厂商现状,同时对晶圆键合设备对准和传送机构的发展趋势进行展望,其未来将朝着高精度、高对准速度、高吸附度和高可靠性的方向发展。

面向晶圆划刻的兆声辅助激光加工实验研究

针对晶圆划刻中激光加工易产生重铸层且得到的沟槽深宽比小等问题,提出了兆声辅助激光加工方法,对激光烧蚀与兆声振动理论进行分析,并利用响应面分析法对加工参数进行优化。结果表明,兆声波能够将烧蚀产生的液相材料和熔融碎屑击出烧蚀区,从而减小重铸层面积,改善晶圆的表面形貌;附加兆声辅助后,沟槽划刻后晶圆表面重铸层面积减小约25%,烧蚀深宽比由2.65增加到3.82。基于上述研究,在晶圆表面划刻得到了形貌良好的网格结构,证明此方法能有效改善晶圆划刻的表面形貌,减少重铸层的产生,提高晶圆划刻的效率与精度。

基于激光位移传感器的预对准方法分析

阐述设计的一种基于高精度激光位移传感器实现预对准的方法,并分析晶圆边缘扫描特征对晶圆圆心定位精度误差的主要影响因素。为进一步探究原因,同时测试工件台水平度、采样频率和扫描路径对晶圆扫描结果的影响,验证了使用激光位移传感器实现激光退火前预对准的有效性、稳定性。

管式PECVD工艺对“SE+PERC”晶体硅太阳电池镀膜均匀性的影响及改善研究

针对在“SE+PERC”晶体硅太阳电池制备过程中,采用管式等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺沉积正面钝化介质膜后,硅片正面会出现角部发红色差,即镀膜均匀性异常的问题,通过实验,对硅片厚度、工器具状态、背面膜层结构、正面钝化介质膜沉积工艺等影响因素对硅片正面角部发红色差的影响分别进行分析和讨论,并提出解决方案。研究结果表明:硅片正面角部发红色差的产生与硅片自身厚度、工器具状态、背面膜层结构、正面钝化介质膜沉积工艺均存在一定关系。通过采用最具优势的管式PECVD工艺条件,即优化自动化装片技术、控制石墨舟形变量、采用合适的背面膜层结构,以及正面钝化介质膜沉积工艺采用高射频功率叠加高腔体压力,可将正面角部发红色差硅片的占比降低至0%,从而可有效提升“SE+PERC”晶体硅太阳电池的成品率,提升生产线的经济效益。

针对键合晶圆的视觉与机械夹持预对准方法设计

在曝光设备中,预对准先将晶圆进行中心定位和角度找正,经过预对准的晶圆传送到工作台中方向及位置一致,保证设备稳定运行。为能满足键合晶圆的预对准要求,采用视觉与机械夹持的方式,设计预对准结构,获得键合晶圆的兼容性,保证设备对键合晶圆的稳定运行。

射频感性耦合等离子体的晶圆光刻胶扫胶技术

基于电感耦合等离子体(ICP)放电原理,设计了一种射频感性耦合等离子体装置,讲解了构成该等离子体装置的各个系统功能,并以此装置为依托研究了晶圆表面光刻胶扫胶技术,分析时间、馈入功率、加热温度、工艺气体流量对AZ4620光刻胶扫胶工艺的影响。试验结果表明,增大馈入功率与加热温度均可不同程度的提高扫胶速率,过大的工艺气体供给量甚至会降低扫胶速率,时间的长短不会影响扫胶速率的快慢,与扫胶厚度基本呈线性关系。扫胶后的片内均匀性均在10%以内,满足半导体芯片制备的相关工艺要求,研究结果对半导体行业晶圆光刻胶的去除提供了相应的参考依据。

超短脉冲激光加工技术在半导体制造中的应用

随着集成电路高集成度、高性能的发展,对半导体制造技术提出更高要求。超短脉冲激光加工作为一种精密制造技术,正逐步成为半导体制造的重要工艺。阐述了超短脉冲激光加工技术特点和激光与材料相互作用过程,重点介绍了超快激光精密加工技术在硬脆半导体晶体切割、半导体晶圆划片中的应用,并提出相关技术提升方向。

基于PLC控制的晶圆检测系统的设计与实现

文章设计了晶圆检测系统,用于晶片盒中晶圆位置状态的检测.通过重复测试,验证了本晶圆检测系统在检测晶圆在晶片盒中位置状态和晶圆数量的准确性,达到了预期设计要求.

半导体硅片废水处理工艺及应用研究

为研究半导体硅片废水处理工艺及具体应用,以某企业二期半导体硅片废水处理项目为案例,基于项目实际情况,阐述了半导体硅片废水处理工艺应用、重难点问题及技术措施,包括HUBF水解酸化+HFST好氧工艺(钢制罐体)、前端物化预处理、末端气浮及置换、钢罐内部聚脲防腐等主要方面,最终取得了较为理想的废水处理成效。

PTPC在化学机械平坦化中的应用

化学机械平坦化(CMP)在铜工艺中需要对晶圆形貌进行精准控制。精确调整过程控制系统(PTPC)利用传感器实时检测晶圆表面铜膜厚度,采用闭环控制实时调整研磨头分区压力。实现了比开环控制更加均匀的薄膜研磨过程,达到了均匀控制晶圆表面薄膜形貌的目的。介绍了PTPC系统的检测原理和控制流程。

State-of-the-art Technologies and Kinematical Analysis for One-Stop Finishing of φ300 mm Si Wafer

This research has successfully developed an advance d manufacturing system for 300mm silicon wafer,using fixed abrasive instead o f conventional free slurry,to provide a totally integrated solution for achievi ng the surface roughness Ra<1 nm(Ry<5～6 nm) and the global flatness<O.2μm /300 mm.In addition to high throughput rate,this system significantly reduc es the total energy consumption by 70%,compared with the current process used for 200mm Si wafer.This paper describes the principle of material removal,st ate-of-the-art technologies and kinematical analysis for one-stop finishing o f 300mm Si wafer by fixed abrasive process.

硅基钽酸锂压电单晶复合薄膜材料及应用

绝缘体上压电基板(POI)是一种新兴的压电单晶复合薄膜结构材料。POI基板由压电单晶材料薄层(单晶钽酸锂/铌酸锂)、二氧化硅层及高阻硅衬底构成,采用Smart-Cut工艺制备,可保证板层高均匀度及高质量的批量生产。通过这种基板可设计满足5G通信要求的高性能集成声表面波(SAW)谐振器和滤波器。基于POI材料制备的SAW器件具有高频、高品质因数(Q)值、低温度敏感性及较大带宽等优良特性,同时还能在同一芯片上集成多个SAW滤波器,具有广阔的市场应用前景。该文介绍了POI基板的制备、国内外的研究现状及POI基板在高性能SAW滤波器中的应用,综述了制备POI基板的关键技术并展望了未来的发展趋势。

线锯切片技术及其在碳化硅晶圆加工中的应用

作为制备半导体晶圆的重要工序,线锯切片对半导体晶圆的质量具有至关重要的影响。本文以发展最成熟的硅材料为例,介绍了线锯切片技术的基本理论,特别介绍了线锯切片技术的力学模型和材料去除机理,并讨论了线锯制造技术及切片工艺对材料的影响。在此基础上,综述了线锯切片技术在碳化硅晶圆加工中的应用和技术进展,并分析了线锯切片技术对碳化硅晶体表面质量和损伤层的影响。最后,本文指出了线锯切片技术在碳化硅晶圆加工领域面临的挑战与未来的发展方向。