Wafer制程及IC封裝制程

1、1會計學Wafer制程及制程及IC封裝制程封裝制程 ICIC制程制程前道工序（1）晶圓片制造（2）晶圓制造后道工序（1）晶圓測試（2）IC芯片封裝 及測試一、晶圓片制造product4 step3 step2 step1 step硅晶棒切片研磨出廠準備晶圓片2(1)、單晶硅棒的切割（切片） 從坩堝中拉出的晶柱，表面并不平整，經磨成平滑的圓柱后，并切除頭尾兩端錐狀段，形成標準的圓柱，被切除或磨削的部份則回收重新冶煉。接著以以高硬度鋸片或線鋸將圓柱切成片狀的晶圓(Wafer) 線切割：損耗少、切割速度快，進而可以減少成本等，適用于大直徑的晶圓切割損耗0.6mm切割損耗0.3mm3(1)、研磨1.晶

2、邊研磨將切割后片狀晶圓的邊緣以磨具研磨成光滑的圓弧形。防止邊破碎；避免熱應力集中；使光阻劑于表面均有分布。3(2).晶片研磨與蝕刻采用物理與化學的方法，除去切割或邊磨所造成的鋸痕或表面破壞層，同時使晶面表面達到可進行拋光處理的平坦度。4、出廠準備 清洗：用各種高度潔凈的清洗液與超音波處理，除去芯片表面的所有污染物質，使芯片達到可進行下一步加工的狀態(tài)。 檢驗：檢查晶圓片表面清潔度、平坦度等各項規(guī)格，以確保品質符合顧客的要求。 包裝：使用合適的包裝，使芯片處于無塵及潔凈的狀態(tài)，同時預防搬運過程中發(fā)生的振動使芯片受損 二、晶圓制造清洗形成薄膜光罩蝕刻擴散/離子植入去光阻熱處理微影1、光罩制程（1）、

3、光罩：在制作IC的過程中，通過電腦輔助設計系統(tǒng)的協(xié)助，將電路工程師設計的電路，以電子束或鐳射光曝光，將電路刻印在石英玻璃基板上，此時刻印電路的石英玻璃基板就稱為光罩，晶圓廠通過光罩曝光將電路轉移到晶圓上 （2）光罩制造主要流程空白片空白片光阻光阻鉻膜鉻膜石英玻璃石英玻璃曝光曝光電子束或鐳射光電子束或鐳射光顯影顯影顯影液顯影液蝕刻蝕刻去光阻去光阻蝕刻液蝕刻液石英玻璃石英玻璃鉻膜（線路圖）鉻膜（線路圖）量測量測檢驗檢驗2、晶圓制造基本過程、晶圓制造基本過程墊底準備并涂上保護層墊底準備并涂上保護層涂布光阻涂布光阻光罩光罩光刻光刻去光阻去光阻由於由於 IC 的電路是分多層製作在晶片上，故上述之流程會重

4、複數(shù)次的電路是分多層製作在晶片上，故上述之流程會重複數(shù)次（1 1）晶圓清洗）晶圓清洗移除粒子移除粒子，有有機機物物質質，金，金屬屬，及原生氧化，及原生氧化層層避免晶片內電路形成短路或斷路的現(xiàn)象（2）磊晶）磊晶 在晶圓經過適當?shù)那逑春?，送到熱爐管內，在含氧的 環(huán)境中，以加熱氧化的方式在晶圓表面形成一層SiO2層，增強半導體晶片的工作效能。較為常見的的較為常見的的CVDCVD薄膜有：二氧化硅、氮化硅、多晶硅耐火金屬與這類薄膜有：二氧化硅、氮化硅、多晶硅耐火金屬與這類金屬的硅化物金屬的硅化物1. 氣相成底膜氣相成底膜HMDS2. 旋轉涂膠旋轉涂膠光刻膠光刻膠3. 軟烘軟烘4. 對準和曝光對準和曝光U

5、V光光掩膜版掩膜版5. 曝光后烘焙曝光后烘焙6. 顯影顯影7. 堅膜烘焙堅膜烘焙8. 顯影后檢查顯影后檢查O2等離子體等離子體去膠清洗去膠清洗不合格硅片不合格硅片合格硅片合格硅片離子注入離子注入刻蝕刻蝕返工返工晶圓清潔晶圓清潔：去除氧化物、雜質、油脂和水分子：去除氧化物、雜質、油脂和水分子 光阻自旋涂布光阻自旋涂布：形成一層厚度均勻的光阻層：形成一層厚度均勻的光阻層軟烘烤軟烘烤：使光阻由原來的液態(tài)轉變成固態(tài)的薄膜，并使光阻層對晶片表面的附著力增強：使光阻由原來的液態(tài)轉變成固態(tài)的薄膜，并使光阻層對晶片表面的附著力增強曝光曝光：利用光源透過關罩圖案照射在光阻上，以實現(xiàn)圖案的轉移：利用光源透過關罩圖

6、案照射在光阻上，以實現(xiàn)圖案的轉移顯影顯影：將曝光后的光阻層以顯影劑將光阻層所轉移的圖案顯示出來：將曝光后的光阻層以顯影劑將光阻層所轉移的圖案顯示出來硬烘烤硬烘烤：加強光阻的附著力，以便利于后續(xù)的制程：加強光阻的附著力，以便利于后續(xù)的制程 的區(qū)域去除干式蝕刻（電漿蝕刻）利用電漿離子來攻擊晶片表面原子或是電漿離子與表面原子產生化合反應來達到移除薄膜的目的。電漿蝕刻法反應性離子蝕刻法n回火(Annealing)接在離子植入法之后的過程高溫爐管加熱讓晶格重整圖片來源：中德公司123 3IC封裝目的現(xiàn)有的IC封裝型式IC封裝流程一、IC封裝的目的保護IC 熱的去除訊號傳輸增加機械性質與可攜帶性二、現(xiàn)有的

7、IC封裝型式(1)二、現(xiàn)有的IC封裝型式(2)TO:TOP UP (TO92，TO251，TO252，TO263，TO220)SOT: Small Outline TransistorWLCSPWLCSP封裝封裝投入研發(fā)的廠商有投入研發(fā)的廠商有FCTFCT、AptosAptos、卡西歐、卡西歐、EPICEPIC、富、富士通、三菱電子等士通、三菱電子等。優(yōu)點：縮小內存模塊尺寸優(yōu)點：縮小內存模塊尺寸、提升數(shù)據傳輸速度與穩(wěn)、提升數(shù)據傳輸速度與穩(wěn)定性、定性、無需底部填充工藝無需底部填充工藝等。等。符合可攜式產品輕薄短小符合可攜式產品輕薄短小的特性需求的特性需求 研磨/切割Wafer Saw上片Die

8、Attach焊線Wire Bond壓模Molding印碼Marking電鍍Plating成型Trim/Form總檢Inspection三、IC封裝流程包裝Pack晶圓安裝切割晶粒檢查上片準備 目的：將前段制程加工完成的晶圓上一顆顆晶粒切割目的：將前段制程加工完成的晶圓上一顆顆晶粒切割 由由于于晶晶與與晶晶之間距很小，而且晶之間距很小，而且晶又相又相當當脆弱，脆弱，因此晶片因此晶片割割機精度機精度要求相要求相當當高，高，切割切割的的過過程中程中會產生會產生很很多的小粉屑，因此在多的小粉屑，因此在割過程中必須割過程中必須斷斷地用地用純純水水沖沖洗洗殘殘屑，以避免污染到晶屑，以避免污染到晶。晶粒晶粒

9、銀漿銀漿導線架導線架晶粒座晶粒座 (die pad)把芯片裝配到管殼底座或框架上去。把芯片裝配到管殼底座或框架上去。常用的方法：樹脂粘結，共晶焊接，常用的方法：樹脂粘結，共晶焊接，鉛錫合金焊接等。鉛錫合金焊接等。上片要求：芯片和框架連接機械強度上片要求：芯片和框架連接機械強度高，導熱和導電性能好，裝配定位準高，導熱和導電性能好，裝配定位準確，能滿足自動鍵合的需要確，能滿足自動鍵合的需要樹脂粘結法：采用環(huán)氧樹脂，酚醛，樹脂粘結法：采用環(huán)氧樹脂，酚醛，硅樹脂等作為粘接劑，加入銀粉作為導硅樹脂等作為粘接劑，加入銀粉作為導電用，再加入氧化鋁粉填充料電用，再加入氧化鋁粉填充料等離子清洗焊線準備焊線作業(yè)焊

10、線檢查模壓準備模壓前檢查*利用高純度的金線（利用高純度的金線（Au） 、銅線（、銅線（Cu）或鋁線（）或鋁線（Al）把）把 Pad 和和 Lead通過焊接的方法連接起來，以便實現(xiàn)晶粒之通過焊接的方法連接起來，以便實現(xiàn)晶粒之電路訊號與電路訊號與 外部訊號通信外部訊號通信* 焊線檢查：焊線斷裂，焊線短路、焊線彎曲、焊線損傷焊線檢查：焊線斷裂，焊線短路、焊線彎曲、焊線損傷*W/B是封裝工藝中最為關鍵的一部工藝。是封裝工藝中最為關鍵的一部工藝。Before MoldingAfter Molding等離子清洗樹脂回溫模壓前L/F預熱磨面處理模壓檢查模壓作業(yè)模壓后長烤電鍍準備電鍍準備* *為了防止外部環(huán)境

11、的沖擊，利用EMC把Wire Bonding完成后的產品封裝起來的過程。EMC（塑封料）為黑色塊狀，低溫存儲，使用前需先回溫。其特性為：在高溫下先處于熔融狀態(tài)，然后會逐漸硬化，最終成型。焊線完成之導線架預熱焊線完成之導線架預熱置于研磨機之封裝模上置于研磨機之封裝模上封閉封裝模封閉封裝模灌膠灌膠開模開模inklaser在產品的正面或背面顯示出產品的型號、批次、生產日期、公司的logo等。作用：給予IC元件適當之辨識及提供可以追溯生產之記號。Before PlatingAfter Plating利用金屬和化學的方法，在Leadframe的表面鍍上一層鍍層，以防止外界環(huán)境的影響（潮濕 和熱）。并且使

12、元器件在PCB板上容易焊接及提高導電性。電鍍一般有兩種類型： Pb-Free：無鉛電鍍，采用的是99.95%高純度的錫（Tin），為目前普遍采用的技術 Tin-Lead：鉛錫合金。Tin占85%，Lead占15%，由于不符合Rohs，目前基本被淘汰去膠去緯去框成型（1）去膠（Dejuck）：是指利用機械磨具將腳間的費膠去除。即利用沖壓的刀具（Punch）去除介于膠體（Package）與Dam Bar之間的多余的溢膠。（2）去緯（Trimming）：是指利用機械磨具將腳間金屬連桿切除。（3）去框（Singulation）：是指將已完成印章制程之Lead Frame以沖模的方式將Tie Bar切除

13、，使Package與Lead Frame分開，以方便下一個制程作業(yè)。切筋(Trim)：把塑封后的框架狀態(tài)的制品分割成一個一個的IC成型(Form)：對Trim后的IC產品進行引腳成型，達到工藝需要求的形狀,放置進Tube或者Tray盤中；目的：在完成封裝動作后，盡管IC之前已通過前段晶圓針測，但為了確保IC不因前述個封裝流程影響其原有功能，所以必須進行百分之百的電性功能檢驗以避免客戶拿到不良品。最終測試（FT）主要是針對封裝完成的半導體晶片，再次進行電性功能測試及各類動作。 將完全封裝好及經過FT測試合格之晶片放入承載盤或者真空塑膠管內，保證晶片有符合規(guī)格之存放環(huán)境，并便于后續(xù)運輸。一、晶圓片

14、制造product4 step3 step2 step1 step硅晶棒切片研磨出廠準備晶圓片1、光罩制程（1）、光罩：在制作IC的過程中，通過電腦輔助設計系統(tǒng)的協(xié)助，將電路工程師設計的電路，以電子束或鐳射光曝光，將電路刻印在石英玻璃基板上，此時刻印電路的石英玻璃基板就稱為光罩，晶圓廠通過光罩曝光將電路轉移到晶圓上 2、晶圓制造基本過程、晶圓制造基本過程墊底準備并涂上保護層墊底準備并涂上保護層涂布光阻涂布光阻光罩光罩光刻光刻去光阻去光阻由於由於 IC 的電路是分多層製作在晶片上，故上述之流程會重複數(shù)次的電路是分多層製作在晶片上，故上述之流程會重複數(shù)次的區(qū)域去除干式蝕刻（電漿蝕刻）利用電漿離子來攻擊晶片表面原子或是電漿離子與表面原子產生化合反應來達到移除薄膜的目的。電漿蝕刻法反應性離子蝕刻法等離子清洗焊線準備焊線作業(yè)焊線檢查模壓準備模壓前檢查*利用高純度的金線（利用高純度的金線（Au） 、銅線（、銅線（Cu）或鋁線（）或鋁線（Al）把）把 Pad 和和 Lead通過焊接的方法連接起來，以便實現(xiàn)晶粒之通過焊接的方法連接起來，以便實現(xiàn)晶粒之電路訊號與電路訊號與 外部訊號通信外部訊號通信* 焊線檢查：焊線斷裂，焊線短路、焊線彎曲、焊線損傷焊線檢查：焊線斷裂，焊線短路、焊線彎曲、焊線損傷*W/B是封裝工藝中最為關鍵的一部工藝。是封裝工藝中最為關鍵的一部工藝。Before