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PI烘烤晶圆与烘烤退火晶粒粗化工艺及原理

在半导体制造过程中,晶圆的处理与优化是关键环节之一。PI烘烤晶圆与烘烤退火晶粒粗化是半导体制造过程中的两个重要环节,对于晶圆的性能和良品率具有决定性影响。这两个工艺的流程及原理。

一、PI烘烤晶圆工艺
PI烘烤晶圆的主要目的是为了清洗晶圆表面的污垢和杂质,同时通过高温烘烤激发化学反应,以改善晶圆表面的形貌和化学性质。

PI烘烤晶圆的工艺流程如下:

1、将需要进行PI烘烤的晶圆放入烘烤箱中,关闭烘烤箱门并启动加热系统,使烘烤箱内的温度逐渐升高。
2、当烘烤箱内的温度达到一定值时(通常在200℃以上),向烘烤箱内通入高纯度的氮气,以排除空气中的氧气和水蒸气,避免对晶圆表面的氧化。
3、将PI溶液均匀地滴加到正在旋转的晶圆表面,使PI溶液在晶圆表面形成一层薄膜。
4、继续烘烤并保持一定时间(通常在10分钟到1小时之间),使PI薄膜得以固化并附着在晶圆表面。
5、加热结束后,关闭加热系统并让烘烤箱自然冷却至室温,取出已经PI烘烤完成的晶圆。

PI烘烤晶圆的原理主要是通过高温烘烤和化学反应,使PI溶液中的有机物和杂质分解成气体并被氮气带走,从而清洗晶圆表面。同时,PI薄膜的附着可以保护晶圆表面不受氧化和污染,提高晶圆的稳定性和可靠性。

二、烘烤退火晶粒粗化工艺
烘烤退火晶粒粗化是半导体制造过程中的一个关键步骤,其主要目的是通过特定的温度和时间退火处理,促使晶粒发育、增大,提高晶圆的机械性能和电学性能。

烘烤退火晶粒粗化的工艺流程如下:

1、将经过PI烘烤的晶圆放入退火炉中,关闭炉门并启动加热系统,使炉内温度逐渐升高。
2、当炉内温度达到一定值时(通常在600℃以上),保持一定时间(通常在几分钟到几十分钟之间),使晶粒在高温下充分发育、增大。
3、加热结束后,关闭加热系统并让炉内温度自然降低至室温,取出已经退火处理完成的晶圆。

烘烤退火晶粒粗化的原理主要是通过高温退火处理,使晶格原子发生剧烈运动,形成原子扩散。随着原子扩散的进行,晶粒逐渐发育、增大,从而实现晶粒粗化。退火处理还可以消除晶圆中的残余应力,提高晶圆的机械性能和电学性能。

需要注意的是,烘烤退火晶粒粗化过程中,应严格控制温度、时间和气氛等参数,以避免晶圆表面氧化和其他缺陷的产生。退火炉的设备选择和维护也非常重要,需要定期进行清洗和保养,确保设备的正常运行和使用效果。严格控制各项参数,为了进一步提高制造效率和降低成本,未来可以研究更加节能、环保的烘烤技术,并实现烘烤过程的自动化与智能化控制。


20230927PI烘烤晶圆与烘烤退火晶粒粗化工艺及原理