一、主要生產(chǎn)設(shè)備
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二、工藝流程簡(jiǎn)述
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圖1IR-UFPA探測(cè)器生產(chǎn)流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)圖
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圖2IR-UFPA探測(cè)器委托封裝生產(chǎn)流程及產(chǎn)污環(huán)節(jié)圖
項(xiàng)目探測(cè)器生產(chǎn)及委托封裝工藝流程基本相同，區(qū)別僅是探測(cè)器生產(chǎn)過(guò)程總所需硅片及讀出電路外購(gòu)，探測(cè)器委托封裝所需硅片及讀出電路均由客戶提供，本環(huán)評(píng)統(tǒng)一進(jìn)行生產(chǎn)及封裝工藝流程簡(jiǎn)述。
(1)原材料外購(gòu)
根據(jù)項(xiàng)目產(chǎn)品生產(chǎn)需要，外購(gòu)硅片（或客戶提供）、光刻膠、讀出電路電子組件、錯(cuò)窗窗口等原輔材料備用。
(2)硅片分割
外購(gòu)入項(xiàng)目的硅片為晶圓，采用劃片機(jī)將晶圓進(jìn)行劃片之后，得到單片硅片，劃片過(guò)程中產(chǎn)生機(jī)械噪聲。
(3)硅片背金生長(zhǎng)
硅片背金生長(zhǎng)包括硅片北面氧化膜去除、清洗、硅片背面金屬生長(zhǎng)三個(gè)部分探測(cè)器芯片背面氧化層去除可采用純物理的磨拋背減和化學(xué)腐蝕。磨拋背減是采用常規(guī)的磨拋，需對(duì)探測(cè)器芯片加壓，會(huì)對(duì)芯片物理結(jié)構(gòu)帶來(lái)?yè)p傷，導(dǎo)致芯片機(jī)械性能降低。化學(xué)腐蝕是直接采用化學(xué)試劑對(duì)芯片北面進(jìn)行腐蝕，不會(huì)對(duì)芯片結(jié)構(gòu)帶來(lái)物理?yè)p傷。本項(xiàng)目中采用化學(xué)腐蝕方式進(jìn)行芯片北面氧化層去除?；瘜W(xué)方式包括干法腐蝕及濕法腐蝕兩種，濕法腐蝕是采用稀釋的氫氟酸完成氧化層去除，腐蝕過(guò)程中若不做好保護(hù)措施，可能會(huì)對(duì)芯片正面帶來(lái)?yè)p傷，干法腐蝕是采用電感精合等離子體設(shè)備進(jìn)行氧化層去除。
清洗采用干法清洗，即是采用輝光放電的方式進(jìn)行清洗，輝光放電是指低壓氣體中顯示輝光的氣體放電現(xiàn)象，即是稀薄氣體中的自持放電（自激導(dǎo)電）現(xiàn)象。輝光放電有亞正常輝光和反常輝光兩個(gè)過(guò)渡階段，放電的整個(gè)通道由不同亮度的區(qū)間組成，即由陰極表面開(kāi)始，依次為：①阿斯通暗區(qū)；②陰極光層；③陰極暗區(qū)（克克斯暗區(qū)）:④負(fù)輝光區(qū)：⑤法拉第暗區(qū)；⑥正柱區(qū)：⑦陽(yáng)極暗區(qū)：⑧陽(yáng)極光層。背面金屬生長(zhǎng)及葆金金屬膜的生長(zhǎng)，該工藝采用箱式真空鍍膜機(jī)及離子鍍膜機(jī)進(jìn)行金屬層鍍膜生長(zhǎng)，真空鍍膜就是在真空環(huán)境中，將鍍膜材料加熱，進(jìn)行蒸發(fā)或升華，以均勻鍍于基片玻璃上，形成薄膜，其工作原理是通過(guò)一定加熱方式使被熱發(fā)材料受熱蒸發(fā)或升華，由固態(tài)或液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，對(duì)于單質(zhì)材料，常見(jiàn)加熱方式有電阻加熱、電子束加熱、高頻感應(yīng)加熱，電弧加熱和激光加熱，本項(xiàng)目鍍膜過(guò)程中采用電阻加熱方式將金屬蒸發(fā)蒸鍍于芯片背面。電阻加熱的工作原理是在高真空下，金屬材料作為陰極，內(nèi)接銅桿做陽(yáng)極，內(nèi)接銅桿做陽(yáng)極，通電壓，移動(dòng)陽(yáng)電極尖端與陰極接觸，陰極局部熔化發(fā)射熱電子，再分開(kāi)熱電極，產(chǎn)生弧光放電，使陰極材料蒸發(fā)成膜。鍍膜過(guò)程中，鎮(zhèn)、金原子或分子以冷凝方式沉積在基片表面。薄膜厚度可由數(shù)百埃至數(shù)微米。
(4)涂光刻膠
即是采用涂膠機(jī)將光刻膠均勻的涂抹于芯片表面。光刻膠是一種有機(jī)化合物，受紫外曝光后，在顯影溶液中的溶解度會(huì)發(fā)生變化，晶片制造中所用的光刻膠以液態(tài)涂在芯片表面，然后烘干成為膠膜。涂膠結(jié)束后，將涂有光刻膠的芯片置于烘箱內(nèi)烘干，目的是蒸發(fā)掉光刻膠內(nèi)的有機(jī)成分，使晶圓表面的膠固化，烘干溫度85C°至120C°,烘干時(shí)間30s-60s。烘干過(guò)程中有少量蒸發(fā)的有機(jī)廢氣產(chǎn)生，無(wú)組織排放。
(5)顯影光刻
即是采用光刻機(jī)進(jìn)行光刻，光刻機(jī)又名紫外曝光機(jī)、掩膜對(duì)準(zhǔn)曝芯片光機(jī)等，光刻的本質(zhì)是把制作在掩膜上的圖形復(fù)制到以后要進(jìn)行刻蝕的晶圓上，其原理與照相相似，不同的是半導(dǎo)體晶圓與光刻膠代替了照相底片與感光涂層。
光刻過(guò)程中光刻膠層透過(guò)掩膜被曝光在紫外線下，變得可溶，期間發(fā)生的反應(yīng)類(lèi)似于按下機(jī)械相機(jī)快門(mén)那一刻膠片的變化，掩膜上印著預(yù)先設(shè)計(jì)好的電路圖案，紫外線透過(guò)它照在光刻膠層上，就會(huì)形成微處理器的每一層電路圖案，一般來(lái)說(shuō)，在晶圓上得到的電路圖案是掩膜上電路圖案的四分之一。
曝光光刻結(jié)束之后，用化學(xué)顯影液將曝光造成的光刻膠可溶解區(qū)域溶解即是光刻膠顯影的過(guò)程，顯影的主要目的就是將掩膜版的圖形準(zhǔn)確復(fù)制到光刻膠中，顯影技術(shù)包括連續(xù)噴霧及旋覆浸沒(méi)，連續(xù)噴霧是顯影液以霧的形式噴灑，實(shí)際顯影過(guò)程中通常采用超聲波零化以獲得低速?gòu)浬?，旋覆浸沒(méi)是將顯影液滴于光刻膠上，然后旋轉(zhuǎn)芯片使顯影液覆蓋到整個(gè)芯片上，為了讓光刻膠可溶解區(qū)域完全溶解，顯影液在光刻膠上停留時(shí)間一股為10s-30s,顯影結(jié)束后，采用去離子水進(jìn)行沖洗，去除殘留顯影液，去離子水依托使用物理研究所內(nèi)所供應(yīng)上離了水，沖洗結(jié)束后將產(chǎn)生一定量的廢棄顯影液。
(6)?去膠清洗
圖形轉(zhuǎn)移加工后，光刻膠已完成使命，需要清洗去除，本項(xiàng)目芯片去膠清洗主要采用的是有機(jī)溶劑去膠清洗，即采用丙酮、酒精浸泡，等光刻膠完全溶解后，放置于工具夾具中，利用超聲波清洗機(jī)進(jìn)行超聲波清洗完成即可。
芯片去膠清洗過(guò)程中產(chǎn)生的清洗廢液統(tǒng)一收集之后，交由微廢中心進(jìn)行處置。
(7)硅片釋放（去除犧牲層）
芯片釋放主要是去除犧牲層，該犧牲層是亞胺化后的高分子有機(jī)物，該物質(zhì)的去除分濕法及干法兩種。
濕法腐蝕對(duì)支撐層、讀出電路上的氧化物和金屬層有相當(dāng)程度的腐蝕和損傷，本項(xiàng)目采用對(duì)支撐層氮化硅及讀出電路上的氧化物和金屬層幾乎零腐蝕的干法腐蝕。干法腐蝕即是采用刻蝕機(jī)進(jìn)行刻蝕，刻蝕過(guò)程即是芯片表面不需要的材料的去除過(guò)程，刻蝕過(guò)程中把芯片表面暴露于氣態(tài)中產(chǎn)生的等離子體，等離子體通過(guò)光刻膠中開(kāi)出的窗口與芯片發(fā)生物理反應(yīng)或化學(xué)反應(yīng)，從而去掉多余的暴露表面材料。項(xiàng)目刻蝕采用離子束刻蝕機(jī)，刻蝕過(guò)程中氧氣、氯氣作為刻蝕氣體進(jìn)行使用，刻蝕后排出的排氣主要為少量氧氣及氨氣。
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