微電子制造和封裝技術(shù)發(fā)展研究分析

微電子制造和封裝技術(shù)發(fā)展研究

Summary：現(xiàn)代大部分電子產(chǎn)品均具有高性能以及小型化等特點(diǎn)，這對(duì)微電子技術(shù)的相關(guān)需求越來越高。此項(xiàng)技術(shù)就是我國(guó)現(xiàn)代化信息社會(huì)非常重要的產(chǎn)業(yè)，能夠發(fā)揮出至關(guān)重要的作用?；诖耍疚闹饕獙?duì)集成電路制造技術(shù)以及微電子封裝技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行研究。Keys：集成電路制造技術(shù)；微電子封裝技術(shù)；發(fā)展研究引言：對(duì)于微電子技術(shù)來說，此項(xiàng)技術(shù)就是現(xiàn)階段我國(guó)現(xiàn)代化信息社會(huì)發(fā)展非常重要的一項(xiàng)技術(shù)，還是我國(guó)電子信息領(lǐng)域重要的組成部分。然而微電子技術(shù)重要的標(biāo)志，也就是微電子封裝技術(shù)以及集成電路制造技術(shù)的快速發(fā)展。基于此，本文簡(jiǎn)要說明集成電路制造技術(shù)以及微電子封裝技術(shù)的發(fā)展。1集成電路制造技術(shù)作為現(xiàn)階段全國(guó)科學(xué)技術(shù)成果于一體的學(xué)科，集成電路制造技術(shù)還是一門綜合性比較強(qiáng)的學(xué)科，更是帶有復(fù)雜以及龐大系統(tǒng)工程的一門學(xué)科。從目前此項(xiàng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀來看，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)還是比較薄弱，進(jìn)一步影響我國(guó)由之前電子制造國(guó)家逐漸朝向電子制造強(qiáng)國(guó)方向轉(zhuǎn)變，我國(guó)十三五規(guī)劃重點(diǎn)對(duì)集成電路制造技術(shù)進(jìn)行發(fā)展，近三年我國(guó)各個(gè)地區(qū)都會(huì)大力發(fā)展這一制造產(chǎn)業(yè)。如下圖1所示，IC芯片制造的相關(guān)工藝，在（8″12″24″）圓片中，同時(shí)制造出的IC芯片有N個(gè)。主要運(yùn)用到平面的工藝，重復(fù)制造多層功能區(qū)域。每一層平面工藝的流程都是先制膜，也就是氧化或者淀積，然后展開光刻的工作，再次進(jìn)行刻蝕，最后摻雜或者擴(kuò)散。然而，對(duì)于CMOS非門工藝的流程來說，如下圖2所示。這一流程主要運(yùn)用到IC平面工藝，從而反復(fù)地制造多層功能的區(qū)域：N陷、場(chǎng)隔離區(qū)、2個(gè)P場(chǎng)區(qū)、2個(gè)N場(chǎng)區(qū)、2個(gè)互連多晶硅柵、接觸孔、第一層金屬線、穿通接觸孔、第二層金屬線、鈍化。微機(jī)電MEMS體系主要運(yùn)用到IC體，再加上工藝制造納米級(jí)的一種硅結(jié)構(gòu)，功率IC主要使用到砷化鎵等相關(guān)材料，還使用到IC工藝，不用通過擴(kuò)散或者摻雜的方式，就會(huì)形成PN結(jié),用外沿形成PN結(jié)的2個(gè)區(qū)域。圖1：IC芯片制造的相關(guān)工藝圖2：CMOS非門工藝的相關(guān)流程2微電子封裝技術(shù)自1947年美國(guó)電報(bào)公司巴丁、布萊頓和肖克萊三位科學(xué)家，他們發(fā)明第一只晶體管起，同時(shí)創(chuàng)建集成電路IC封裝技術(shù)的歷史。這是因?yàn)闉榱嗽陔娮赢a(chǎn)品中使用晶體管,首先要有封裝外殼以便于焊接,也要有起支撐固定作用的外殼底座，還要有起電路連接的外接引腳，而這些也正是封裝技術(shù)的重點(diǎn)內(nèi)容,集成電路IC封裝是將芯片通過一定的封裝材料密封起來，并和其他必要的電路器件在框架或基板上布置、粘貼固定及連接的過程，主要目的是傳遞熱能，傳遞電路信號(hào)，提供散熱途徑以及提供結(jié)構(gòu)保護(hù)的功能。微電子封裝技術(shù)是在集成電路IC封裝技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的綜合技術(shù)，主要是指采用膜技術(shù)和微細(xì)加工技術(shù)，把芯片和其他元器件封裝起來并在基板正確位置上粘接固定、焊接，通過引線實(shí)現(xiàn)電氣連接構(gòu)成功能器件的過程，重點(diǎn)發(fā)展方向是三維立體封裝技術(shù)和系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)。微電子封裝類型多種多樣，業(yè)內(nèi)主要以三個(gè)等級(jí)來劃分，從硅圓片生產(chǎn)出各種芯片開始，一級(jí)封裝是指用封裝外殼將芯片封裝成單芯片組件或者多芯片組件，二級(jí)封裝是在一級(jí)封裝的基礎(chǔ)上將封裝芯片和其他元器件組裝到基板或者印刷電路板上，三級(jí)封裝是將二級(jí)封裝插裝到母版上。近年來，國(guó)內(nèi)微電子封裝處于一個(gè)飛速發(fā)展階段，以長(zhǎng)三角、珠三角、京津地區(qū)為主要分布地區(qū)的各種股份制公司、中外合資、民營(yíng)企業(yè)快速生產(chǎn)起來，借助國(guó)內(nèi)豐富的勞動(dòng)力，微電子封裝已成為國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)中不可或缺的一部分，而微電子封裝測(cè)試更是占了微電子產(chǎn)業(yè)鏈中相當(dāng)高的比重。但是從技術(shù)層面上來說，微電子封裝技術(shù)與國(guó)外的先進(jìn)的封裝技術(shù)還有一定程度的差距。隨著更多的新型電子器件的出現(xiàn)，如MEMS、MOEMS大力發(fā)展，集成電路封裝從純粹的芯片封裝，擴(kuò)展到了對(duì)電子機(jī)械、光電等器件的封裝。IC封裝形成了一個(gè)多學(xué)科和多技術(shù)交叉的微電子封裝技術(shù)。3微電子技術(shù)的應(yīng)用及其未來發(fā)展趨勢(shì)微電子技術(shù)作為高新科技發(fā)展的核心技術(shù)，在各行業(yè)領(lǐng)域都占據(jù)著極其重要的位置，并且其應(yīng)用范圍仍在不斷拓廣，和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)以及工業(yè)智能化發(fā)展息息相關(guān)，其不但應(yīng)用在人們的日常生產(chǎn)生活中，在我國(guó)的軍事化建設(shè)領(lǐng)域也有一定的涉及。日常生活中我們應(yīng)用的到中小型機(jī)器都需要集成電路進(jìn)行中心管控，比如手機(jī)、風(fēng)扇/空調(diào)等等。而在生產(chǎn)過程中應(yīng)用到的微電子技術(shù)則更加寬泛，現(xiàn)代化的生產(chǎn)制造業(yè)基本都引進(jìn)了為帶你走技術(shù)對(duì)其生產(chǎn)產(chǎn)品進(jìn)行提升，比如在各類電子產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用的半導(dǎo)體分立器件，就通過利用微電子技術(shù)進(jìn)行了升級(jí)革新。除此之外，微電子技術(shù)在軍工領(lǐng)域也貢獻(xiàn)了突出力量。通過利用微電子技術(shù)可以有效提升軍事裝備的戰(zhàn)斗性能和抗壓性能，為地形勘探勘察、設(shè)備搜索以及信息傳遞提供了主要作用。微電子技術(shù)要想有所突破，首先就要做到的就是尺寸的繼續(xù)縮小，尺寸越小集成化越高，產(chǎn)品的性能將會(huì)有質(zhì)的飛躍，這也是微電子發(fā)展的核心方向。為了縮小電子元件的尺寸，研發(fā)人員應(yīng)將原材料從硅體轉(zhuǎn)移到其他新型材料或者復(fù)合材料上，比如現(xiàn)以提出的“高K珊”介質(zhì)、以及石墨烯、納米管等，一旦突破原材料自身的局限，電子元件的發(fā)展將勢(shì)不可擋。另外為促進(jìn)微電子技術(shù)，就需要對(duì)集成芯片進(jìn)行升級(jí)改造，用系統(tǒng)集成芯片（SOC）替代傳統(tǒng)芯片，既保證軟件的性能良好，又能具有足夠的固核特性，可以接受更多的物理性能改造設(shè)計(jì)。除此之外，在微電子元件IP模塊之間的邏輯設(shè)計(jì)和綜合分析方面，也有一定的進(jìn)步空間。結(jié)論：綜上所述，隨著我國(guó)科技不斷地進(jìn)步與發(fā)展，作為我國(guó)現(xiàn)代化信息社會(huì)重要產(chǎn)業(yè)，微電子技術(shù)勢(shì)必占領(lǐng)著這一時(shí)代的制高點(diǎn)，還需要促進(jìn)微電子集成電路制造技術(shù)以及封裝技術(shù)不斷地進(jìn)步與發(fā)展，這才是能夠?qū)崿F(xiàn)我國(guó)現(xiàn)代化信息社會(huì)必經(jīng)的道路?；诖?，微電子技術(shù)將會(huì)促進(jìn)我國(guó)社會(huì)的進(jìn)步，并且發(fā)揮出至關(guān)重要的作用。Reference：[1]龍緒明,黃昊,閆明等.微電子智能制造技術(shù)的新發(fā)展[C]//.2021中國(guó)高端SMT學(xué)術(shù)會(huì)議論文集.[出版者不詳],2021:15-27.DOI:10.26914/kihy.2021.0455