哪些半导体设备用到了超(兆)声波?

来源:中国科学院半导体研究所 制造工艺 6 次阅读
摘要: 本文介绍了半导体设备关于超(兆)声波的使用。 一、先区分超声波与兆声波 两者频率不同,应用场景也不同: | 类型 | 频率范围 | 主要应用方向 | | 超声波(Ultrasonic) | 20 kHz – 1 MHz | 键合、清洗(较强机械作用) | | 兆声波(Megasonic) | 0.8 – 2 MHz(甚至更高) | 精密清洗(温和,无损伤) | 频率越高,空化泡越小,对器件损伤

本文介绍了半导体设备关于超(兆)声波的使用。

一、先区分超声波与兆声波

两者频率不同,应用场景也不同:

| 类型 | 频率范围 | 主要应用方向 | | 超声波(Ultrasonic) | 20 kHz – 1 MHz | 键合、清洗(较强机械作用) | | 兆声波(Megasonic) | 0.8 – 2 MHz(甚至更高) | 精密清洗(温和,无损伤) |

频率越高,空化泡越小,对器件损伤越小,所以

精密清洗用兆声波,

键合和粗清洗用超声波。

二、键合设备(超声波)

1. 引线键合机(Wire Bonder)

应用:热超声键合、超声键合

超声振动(60–120 kHz)

破除金属表面氧化层

软化金属,促进原子扩散

实现金丝/铜丝/铝丝键合

2. 楔焊键合机(Wedge Bonder)

应用:超声楔焊

铝线楔焊主要靠超声能量(常温超声键合)

功率器件、大电流器件常用铝线楔焊

3. 倒装键合机(部分)

应用:金凸点热超声键合

倒装中的金凸点连接可用热超声方式

4. 单片清洗机(Single Wafer Cleaner)

应用:集成兆声波模块

单片晶圆清洗

兆声波喷嘴/兆声波喷淋

精确控制单片清洗效果

先进节点的单片清洗设备常集成兆声波,提供温和精密清洗。

5. 批量槽式清洗机(Batch Cleaner)

应用:兆声波清洗槽

晶圆批量浸入清洗槽

槽壁/槽底安装兆声波换能器

整批晶圆同时兆声波清洗

RCA清洗(SC-1、SC-2)的槽式清洗常配兆声波增强清洗效果。

6. 超声波切割/划片(部分特殊应用)

某些特殊材料的切割可能用超声辅助。

7. 超声波涂胶辅助

部分涂胶设备用超声辅助光刻胶分散或喷涂雾化。

按频率和应用的完整对照

| 设备 | 频率类型 | 频率 | 应用 | | 引线键合机 | 超声波 | 60–120 kHz | 金丝/铜丝键合 | | 楔焊键合机 | 超声波 | ~60 kHz | 铝线楔焊 | | 倒装键合机 | 超声波 | 较高频 | 金凸点键合 | | 兆声波清洗机 | 兆声波 | 0.8–2 MHz | 晶圆精密清洗 | | 单片清洗机 | 兆声波 | 0.8–2 MHz | 单片精密清洗 | | 槽式清洗机 | 兆声波 | 0.8–2 MHz | 批量清洗 | | 超声波清洗机 | 超声波 | 20–100 kHz | 粗清洗、零部件清洗 |

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