半导体相关技术及流程

等级概念：如1000级，每立方英尺内,大于等于
0.5的灰尘颗粒不能超过1000颗
芯片制作完整过程包括 ：芯片设计、晶圆制造
、芯片生产（封装、测试）等几个环节。
芯片设计
晶圆制造，FAB晶圆厂。 芯片封装
设计
芯片测试
封装测试厂晶圆制造芯片封测IC Design IC设计
Wafer Fab 晶圆制造
洁净度级别
粒 径 (um)
0.1 0.2 0.3 0.5 5.0
1 35 7.5 3
1
NA
10 350 75 30 10
NA
100 NA 750 300 100 NA
1000 NA NA
NA 1000 7
10000 NA NA
NA 10000 70
100000 NA NA
NA 100000 700
外观测试：它通过IC的图像二元化分析与测试。检查IC的管脚（
如管脚形状、间距、平坦度、管脚间异物等）、树脂（异物附着 、树脂欠缺）、打印（打印偏移、欠缺）、IC方向等项目，并分 拣出外观不合格品。
包装的主要目的是保证运输过程中的产品安全 ，及长期存放时的产品可靠性。因此对包装材 料的强度、重量、温湿度特性、抗静电性能都 有一定的要求。
陈灿文 2012.3.26
1.半导体相关知识介绍 2.半导体产业介绍 3.半导体晶圆制造 4.半导体封装测试 5.封装形式介绍 6.封装测试厂流程细则 7.半导体中国产业分布，著名半导体厂
晶圆制造工艺的微米是指IC内电路与电路之间的距离。制造工艺的趋势是向 密集度愈高的方向发展，。密度愈高的IC电路设计，意味着在同样大小面积 的IC中，可以拥有密度更高、功能更复杂的电路设计。微电子技术的发展与 进步，主要是靠工艺技术的不断改进，使得器件的特征尺寸不断缩小，从而
，成产的成本越低，但对工艺就要求的越高。
石英/沙子
初步提纯
一定纯度的硅
高度提纯
（多晶硅）纯硅
溶
单晶 硅晶 棒
经过一系列的操作
◦ 多晶硅硅锭中晶体的晶向是杂乱无章的，如果使用 它来制作半导体器件，其电学特性将非常糟糕，所 以必须把多晶硅制作成单晶硅，这个过程可以形象 地称作拉单晶(Crystal Pulling)。
机器构造
主电控
模具预热台
去残胶/ 塑封料 进料
LF进料
LF Shifter 进 料
塑封料 手 进料 臂
模具
出
料
产品出料
手
臂
MD(封胶）的作用：是为了保护器件不受环境影响（外 部冲击，热及水伤）而能长期可靠工作,在表面封一层 胶。
封装形式按封装材料划分为：金属封装、陶瓷封装、塑料封装。 塑料封装材料：环氧树脂塑封料。
正印烘烤 Mark Cure
彎腳裝盤 Lead Trim & Form
PDIP 產品 除膠渣 Deflsh 電鍍 Solder Plating 蓋正印
Write Epoxy 点银浆
Die Attach 芯片粘接
Epoxy Cure 银浆固化
➢ 银浆成分为环氧树脂填充金属粉末（Ag）； ➢ 有三个作用：将Die固定在Die Pad，散热作用，导电作用；
Epoxy Storage： 零下50度存放；
Epoxy Aging： 使用之前回温24H，除去气
◦ 将高纯度的多晶硅碾碎，放入石英坩埚，加高温到 1400°C，注意反应的环境是高纯度的惰性气体氩 (Ar)。
◦ 精确的控制温度，单晶硅就随着晶种被拉出来了。
◦ 经过切片后产生真正成型的晶园。
◦ 半导体工业使用的晶园并不是纯粹的硅晶园，而是 经过掺杂了的N型或者P型硅晶园。这是一套非常复
杂的工艺，用到很多不同种类的化学药品。做完这 一步，晶园才可以交付到半导体芯片制作工厂。
银浆分 配器
装片头
校正台 簿膜
吸嘴 芯片 簿膜
競寞
抓片头 圆片
WB目的:为了使芯片能与外界传送及接收信号，就必须在芯片的接 触电极与框架的引脚之间，一个一个对应地用键合线连接起来， 这个过程叫键合。
线分为：金线，银线，铜线，铝线…
➢ 金线采用的是99.99%的高纯度金； ➢ 同时，出于成本考虑，目前有采用铜
冲塑
切筋
切脚
冲弯
切吊筋
利用激光在封胶体上刻字。如标准商标，产品型 号等。
机器上有个激光头产生激光源，将电脑设计好的 图标与文字打印在封胶体上。
测试工序是确保向客户提供产品的电气性能符合要求的关键工序.
它利用与中测相类似的测试台以及自动分选器，测定IC的电气特 性，把良品、不良品区分开来.
测试按功能可分为DC测试（直流特性）、AC测试（交流特性或 timing特性）及FT测试（逻辑功能测试）三大类。同时还有一些 辅助工序，如BT老化、插入、拔出、实装测试、电容充放电测试 等。
集成度不断提高，功耗降低，器件性能得到提高。
晶圆尺寸.6寸——8寸——12寸——16寸（400um)
芯片的厚度：整体芯片的厚度。
引脚大小及个数
封装形式
「无尘室」是指将一定空间范围内之空气中的微 粒子、有害空气、细菌等之污染物排除，并将 室内之温度、湿度、洁净度、室内压力、气流 速度与气流分布、噪音振动及照明、静电控制 在某一需求范围内，而所给予特别设计的车间 。
一般此工序好多工厂是不会在测试，除了特别需求 。
Grading研磨
Taping 粘胶带
Back Grinding
磨片
De-Taping 去胶带
➢ 将从晶圆厂出来的Wafer进行背面研磨，来减薄晶圆达到 封装需要的厚度；
➢ 磨片时，需要在正面（Active Area）贴胶带保护电路区域 同时研磨背面。研磨之后，去除胶带，测量厚度；
是否為 BGA 產品
No
壓模 Molding 蓋背印 Back Mark 壓模後烘烤 Postmold Cure
Yes
BGA 產品
點膠 Wire Coating
是否需要植散熱片
No
烘烤 Cureing 電漿清洗 Plasma
Yes
植散熱片
接下 頁
為何種產品
一般產品
切連桿 Dejunk 除膠渣 Deflsh 電鍍 Solder Plating 蓋正印 Mark
Bond Ball：第一焊点。指金线在Cap的作用下，在Pad上形成的焊接点 ，一般为一个球形；
Wedge：第二焊点。指金线在Cap的作用下，在Lead Frame上形成的焊 接点，一般为月牙形（或者鱼尾形）；
W/B四要素：压力（Force）、超声（USG Power）、时间（Time）、 温度（Temperature）；
线和铝线工艺的。优点是成本降低， 同时工艺难度加大，良率降低；
Key Words：
Capillary：陶瓷劈刀。W/B工艺中最核心的一个
Bonding Tool，内部为空心，中间穿上金线，并
分别在芯片的Pad和Lead Frame的Lead上形成第
一和第二焊点；
EFO：打火杆。用于在形成第一焊点时的烧球。打火杆打火形成高温，将 外露于Capillary前端的金线高温熔化成球形，以便在Pad上形成第一焊点 （Bond Ball）；
EFO打 火杆在 磁嘴前 烧球
Cap下降到 芯片的Pad 上，在压力 和超声形成 第一焊点
Cap牵 引金 线上 升
Cap运动轨 迹形成良 好的Wire
Loop
Cap下降 Cap侧向划 Cap上提，
到Lead
开，将金线 完成一次动
Company Logo
Auto Mold模
接下頁
接下頁
上片 Die Bond
銀膠烘烤 Epoxy Cure
一般產品
推力試驗 Pushing Test
接線拉力推球試驗 Wire Pull & Ball
接線 Wire Bond
接線目檢 PBI
是否需要覆晶
No
前段製程完成
特殊產品
電漿清洗 Plasma
Yes
覆晶膠 Die Coating 覆晶膠烘烤 Coating Cure
一般制程工序流程分为前/后道。 前道：Grading,Sawing,die bond,wire bond. 后道：Molding,Tirm From,Test,Packing
形 成
晶圆
此工序主要针对Wafer测试。
晶圆厂出厂的晶圆不是全是好的。只是那边测试,会 给个MAP图标注！那边是坏die,那些是好die,所以
撕膠布Detaping Wafer
是否使用UV Tape Yes
貼晶圓
Wafer Mount ( UV Tape )
No
貼晶圓Wafer Mount ( Blue Tape )
晶圓切割
Wafer Saw
晶圓清洗
Wafer Clean 晶圓檢驗
PSI 是否照UV
Yes
紫外線照射UV
No
封 装 测 试 整 体 流 程 细 则
Wafer Mount 晶圆安装 贴蓝膜
Wafer Saw 晶圆切割
Wafer Wash 清洗
UV 光照
➢ 将晶圆粘贴在蓝膜（Mylar）上，使得 即使被切割开后，不会散落；
➢ 通过Saw Blade将整片Wafer切割成一 个个独立的Dice，方便后面的 Die Attach 等工序；
➢ Wafer Wash主要清洗Saw时候产生的各种粉尘，清洁Wafer； ➢ UV光照，光照后，底下贴膜不会沾的太紧。
我们一般会听到是几寸的晶圆厂。一般现在有6寸,8寸,12 寸晶圆。正在研究16寸400mm晶圆。这里的几寸是指 Wafer的直径。
1英寸=25.4mm，6寸晶圆就是直径为150mm的晶圆。8 寸 200mm,12寸 300mm。
封装测试生产流程：
点INK(晶圆来料测试）——Grading研磨—— SAWING划片——die bonding固晶——Wire Bonding固线——Molding封胶——Tirm From 切筋——Test测试——包装
Customer 客户
SMT IC组装
Wafer Probe 晶圆测试
Assembly& Test IC 封装测试
一颗完整的芯片制造出需要经过300多道工序，历时3个月。
芯片的原料晶圆：晶圆的成分是硅，硅是由石英沙所精练 出来的，晶圆便是硅元素加以纯化（99.999%），接着是
将些纯硅制成硅晶棒，成为制造集成电路的石英半导体的 材料，将其切片就是芯片制作具体需要的晶圆。晶圆越薄
存储温度：-15-5度。使用前从冰库拿出，回温24H,除 回温时间，可使用时间48H。也就是说暴露在空气中 72小时后不可使用。
Molding Cycle
L/F置于模具中，每个
-高温下， -从底部开 -完全覆盖 D模此ie位过于程Ca分vit为y。三模具段合时间：溶解时间，注胶时间，固化时间。整个时间一般在30 EMC开始 -块状秒EM以C上放入。模一具孔般中在40S左右。 始，逐渐覆 包裹完毕，
熔化，顺着 盖芯片 并成型固化 轨道流向
DIP 双列直插式封装； SIP 单列直 插式封装
SOP 小型双列鸥翼封装；SSOP更小型 SOP; QFP 四边带引线的扁平封装
加前缀“F”为带散热片加前缀“S”为缩小型 “T”为薄型；”C”为陶瓷；P为塑料
PGA 针栅阵列封装； BGA 球栅阵列封装
B
G
FSIP
A
PG A
DI P
SO P
QF P
将封好胶的芯片，放入烤箱烘烤。此步骤主要是作 用：保护IC内部结构，消除内部氧气，水珠，应 力等。
烤箱温度在125度左右，历时5H左右。
电镀是金属和化学的方法，在Leadframe的表面 镀上一层镀层，以防止
外界环境的影响（潮湿 和热）。并且使元器件在PCB板上容易焊接及提 高导电性。
泡；
Epoxy Writing： 点银浆于L/F的Pad上，
Pattern可选；
【Lead Frame】引线框架
➢ 提供电路连接和Die的固定作用； ➢ 主要材料为铜，会在上面进行镀银、 NiPdAu等材料；
易氧化，存放于氮气柜中，湿度小 于40%RH; 晶圆和芯片除了生产需要都是存储于氮气柜中
框架
包装按容器形态可分为载带包装、托盘包装及 料管包装；按干燥形态可分为简易干包、完全 干包及通常包装；按端数形态又可分为满杯（ 满箱）包装与非满杯包装。
一般采用托盘完全干包。采用真空抽压的方法
Wafer Incoming 晶圓
是否需要研磨 No
Yes 貼膠布
Taping Wafer 研磨
Grinding Wafer
引线脚的后处理工艺有：电镀（ Solder Plating)和浸锡（Solder Dipping)两种。
电镀成分，通常有纯锡、和锡铅电镀两种。
电镀后
没电镀前
X-Ray设备：X-Ray机器内部产生X光照射IC产品
，可透过表面胶体，看清芯片内部状况。如金线 是否弯曲、断裂、 弧度高度，die是否偏位等。