GPP器件關鍵工藝設備制造技術研究
１GPP二極管工藝制程
圖ｌ為GPP二極管制造主要工藝流程示意圖，包括晶片來料濕法清洗、磷預擴散、硼擴散及磷再分布、一次光刻、Ｖ形溝槽刻蝕、ｓ口OS（SE．
ｍｉ—111舳LATEDPOLYCRYSTALLINEOFSILICON）半絕緣多晶硅保護膜淀積、玻璃涂布、二次光刻、光阻去除、玻璃燒結、LTO（LOWTEMPERAN】ｒｅｏｘｉｄ撕ｏｎ）低溫氧化層淀積、三次光刻、接觸面刻蝕、鍍鎳、鎳燒結、鍍金、電性測試。
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從以上流程可以看出，GPP二極管的制程主要為三層保護膜的制作，其中ＳＩＰＯＳ起到束縛電子的作用，燒結玻璃是對ＰＮ結的保護、Ｓｉ０：是防止鎳層與玻璃的附著；而這三層保護膜的完成都是基于同一位置——晶圓Ｖ形深溝槽中，由此可見溝槽的寬度、深度、形狀、均勻性等直接影響著玻璃覆層的附著及厚度，進而影響著GPP二極管的性能參數。以往多采用機械式劃槽技術，采用高速砂輪劃Ｖ型槽，由于易造成碎片，溝槽深度也有一定的限制，因此現在多采用半導體平面刻蝕槽工藝技術，即光刻掩膜后利用濕法腐蝕的原理刻蝕Ｖ形槽。Ｖ型槽腐蝕液配比通常為硝酸：氫氟酸：冰醋酸＝５：５：２，腐蝕溫度為一１０℃～０℃，時間２０～２５ｒｎｊｎ（腐蝕時間隨槽深而確定），通常為100～120斗ｍ，關鍵是控制好腐蝕速率。
２GPP器件關鍵工藝設備
GPP二極管主要工藝流程為溝槽制作及保護膜的制作，因此用到的設備主要有濕法清洗設備、擴散爐、光刻機、勻膠機、濕法刻蝕設備、LPCVD、劃片機等設備，由于擴散、光刻、LPCVD等工藝技術在半導體工藝技術中有著成熟的應用工藝，而濕法刻蝕設備屬于新的工藝技術，刻蝕速率的控制與溫度等有著密不可分的關系，而刻蝕過程中又存在大量放熱等現象，因此溶液的溫度會隨著腐蝕深度、腐蝕液的濃度、腐蝕時間等在不斷變化；晶圓片在腐蝕槽中不同的位置也會影響腐蝕溝槽的均勻性，因此如何控制溶液的溫度、溶液的流場、晶圓的運動等成為濕法刻蝕設備的關鍵制造技術。
２．１溶液溫度的控制
由于腐蝕液溫度為一１０℃～Ｏ℃，精度為±１℃，因此采用管路中制冷控制器與熱交換器的方式，即化學液使用循環(huán)泵從溢流槽打入到熱交換器中，與熱交換器中的冷媒進行交換控制溶液的溫度；然而當晶圓進入腐蝕液后與腐蝕液發(fā)生反應放出大量的熱量，導致溶液溫度迅速上升（５℃到８℃），因此如何快速穩(wěn)定溫度就成為關鍵。有一種采用兩級制冷控制的方法，即采用第一級制冷機與第二級制冷機同時控制，當檢測溫度有上升時立即切換為兩級同時控制，通常第二級制冷機冷媒的溫度較第一級制冷機冷媒的溫度低１０℃左右（根據放熱量可調節(jié)），這樣可快速擬制溫度的上升，從而達到精確溫度控制的作用。
２．２腐蝕液流場控制
腐蝕液的溫度決定著腐蝕的速率，然而腐蝕液在槽體中的流場也直接影響著晶圓腐蝕的均勻性。為此采用腐蝕槽四面360。循環(huán)溢流的結構，另外在注入方式上采用底部盤管均勻小孔注入、盤管上帶勻流洞洞板的方式，溶液循環(huán)采用風囊泵最大程度減少溶液的脈動，從而保證溶液流場的均勻性。
２．３晶圓運動控制
在腐蝕過程中，晶圓如果一直處于相對靜止的狀態(tài)，則前面溶液溫度控制及溶液流場的控制作用也會有所減弱，只有晶圓上各個點最大限度出現在槽體中各個位置，才能與上面的控制形成完善的組合控制。為此采用晶圓自轉＋晶圓公轉的方式，即晶圓安裝在可自轉的旋轉軸上，同時該旋轉軸安裝在一機械臂上，在晶圓自轉的同時機械臂帶動晶圓整體反方向做圓周運動，實現晶圓最大限度地與槽體中溶液有效接觸，進而控制各個點的反應速率。詳細參數如下：
（１）槽體上面頂部安裝機械臂，伸到槽體部分的機械手臂全部用耐腐蝕材料包裹。機械臂既可做圓周運動，同時晶圓可自旋轉。
（２）晶圓安裝在機械臂上的旋轉軸上，每個旋轉軸可安裝２個５０ｍｍ（２英寸）片盒或１個100111］ｍｆ４英寸）片盒。
（３）機械臂圓周運動采用直線導軌和伺服電機控制系統，晶圓自轉機構通過電機、齒輪及旋轉軸實現片盒（晶圓）自轉，自轉轉速２０～５０ｒ／ｍｉｎ。
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