芯片制造和封測(cè)工藝簡(jiǎn)述

來(lái)源：祺芯半導(dǎo)體

一、硅晶圓制造與切割

晶圓是制作硅半導(dǎo)體IC所用之硅晶片，狀似圓形，故稱晶圓。材料是「硅」， IC（Integrated Circuit）廠用的硅晶片即為硅晶體，因?yàn)檎墓杈菃我煌暾木w，故又稱為單晶體。但在整體固態(tài)晶體內(nèi)，眾多小晶體的方向不相，則為復(fù)晶體（或多晶體）。

晶圓是硅元素加以純化，經(jīng)過(guò)照相制版、研磨、拋光、切片等程序?qū)⒍嗑Ч枞诮饫鰡尉Ч璋?，然后切割成一片片晶圓。

二、光學(xué)顯影

光學(xué)顯影是在感光膠上經(jīng)過(guò)曝光和顯影的程序，把光罩上的圖形轉(zhuǎn)換到感光膠下面的薄膜層或硅晶上。光學(xué)顯影主要包含了感光膠涂布、烘烤、光罩對(duì)準(zhǔn)、 曝光和顯影等程序。

曝光方式有紫外線、X射線、電子束、極紫外光等。

三、蝕刻技術(shù)

蝕刻技術(shù)（Etching Technology）是將材料使用化學(xué)反應(yīng)物理撞擊作用而移除的技術(shù)?？梢苑譃?

濕蝕刻（wet etching）:濕蝕刻所使用的是化學(xué)溶液，在經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)之后達(dá)到蝕刻的目的。

干蝕刻（dry etching）:干蝕刻則是利用一種電漿蝕刻（plasma etching）。電漿蝕刻中蝕刻的作用，可能是電漿中離子撞擊晶片表面所產(chǎn)生的物理作用，或者是電漿中活性自由基（Radical）與晶片表面原子間的化學(xué)反應(yīng)，甚至也可能是以上兩者的復(fù)合作用。

四、CVD化學(xué)氣相沉積

這是利用熱能、電漿放電或紫外光照射等化學(xué)反應(yīng)的方式，在反應(yīng)器內(nèi)將反應(yīng)物（通常為氣體）生成固態(tài)的生成物，并在晶片表面沉積形成穩(wěn)定固態(tài)薄膜（film）的一種沉積技術(shù)。CVD技術(shù)是半導(dǎo)體IC制程中運(yùn)用極為廣泛的薄膜形成方法，如介電材料（dielectrics）、導(dǎo)體或半導(dǎo)體等薄膜材料幾乎都能用CVD技術(shù)完成。

常用的CVD技術(shù)有：

(1)常壓化學(xué)氣相沉積（APCVD）；

(2)低壓化學(xué)氣相沉積（LPCVD）；

(3)電漿輔助化學(xué)氣相沉積（PECVD）

較為常見的CVD薄膜包括有：

二氣化硅（通常直接稱為氧化層）

氮化硅

多晶硅

耐火金屬與這類金屬之其硅化物

CVD的反應(yīng)機(jī)制主要可分為五個(gè)步驟：

(1)在沉積室中導(dǎo)入氣體，并混以稀釋用的惰性氣體構(gòu)成「主氣流（mainstream）」；

(2)主氣流中反應(yīng)氣體原子或分子通過(guò)邊界層到達(dá)基板表面；

(3)反應(yīng)氣體原子被「吸附（adsorbed）」在基板上；

(4)吸附原子（adatoms）在基板表面移動(dòng)，并且產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)；

(5)氣態(tài)生成物被「吸解（desorbed）」，往外擴(kuò)散通過(guò)邊界層進(jìn)入主氣流中，并由沉積室中被去除。

五、物理氣相沉積（PVD）

這主要是一種物理制程而非化學(xué)制程。此技術(shù)一般使用氬等鈍氣，藉由在高真空中將氬離子加速以撞擊濺鍍靶材后，可將靶材原子一個(gè)個(gè)濺擊出來(lái)，并使被濺擊出來(lái)的材質(zhì)（通常為鋁、鈦或其合金）如雪片般沉積在晶圓表面。　

PVD以真空、測(cè)射、離子化或離子束等方法使純金屬揮發(fā)，與碳化氫、氮?dú)獾葰怏w作用，加熱至400～600℃（約1～3小時(shí)）后，蒸鍍碳化物、氮化物、氧化物及硼化物等1～10μm厚之微細(xì)粒狀薄膜。

PVD可分為三種技術(shù)：

(1)蒸鍍（Evaporation）；

(2)分子束磊晶成長(zhǎng)（Molecular Beam Epitaxy；MBE）；

(3)濺鍍（Sputter）

解離金屬電漿是最近發(fā)展出來(lái)的物理氣相沉積技術(shù)，它是在目標(biāo)區(qū)與晶圓之間，利用電漿，針對(duì)從目標(biāo)區(qū)濺擊出來(lái)的金屬原子，在其到達(dá)晶圓之前，加以離子化。離子化這些金屬原子的目的是，讓這些原子帶有電價(jià)，進(jìn)而使其行進(jìn)方向受到控制，讓這些原子得以垂直的方向往晶圓行進(jìn)，就像電漿蝕刻及化學(xué)氣相沉積制程。這樣做可以讓這些金屬原子針對(duì)極窄、極深的結(jié)構(gòu)進(jìn)行溝填，以形成極均勻的表層，尤其是在最底層的部份。

?六、化學(xué)機(jī)械研磨技術(shù)?

化學(xué)機(jī)械研磨技術(shù)（化學(xué)機(jī)器磨光， CMP）兼具有研磨性物質(zhì)的機(jī)械式研磨與酸堿溶液的化學(xué)式研磨兩種作用，可以使晶圓表面達(dá)到全面性的平坦化，以利后續(xù)薄膜沉積之進(jìn)行。

在CMP制程的硬設(shè)備中，研磨頭被用來(lái)將晶圓壓在研磨墊上并帶動(dòng)晶圓旋轉(zhuǎn)，至于研磨墊則以相反的方向旋轉(zhuǎn)。在進(jìn)行研磨時(shí)，由研磨顆粒所構(gòu)成的研漿會(huì)被置于晶圓與研磨墊間。影響CMP制程的變量包括有：研磨頭所施的壓力與晶圓的平坦度、晶圓與研磨墊的旋轉(zhuǎn)速度、研漿與研磨顆粒的化學(xué)成份、溫度、以及研磨墊的材質(zhì)與磨損性等等。

七、光罩檢測(cè)

光罩是高精密度的石英平板，是用來(lái)制作晶圓上電子電路圖像，以利集成電路的制作。光罩必須是完美無(wú)缺，才能呈現(xiàn)完整的電路圖像，否則不完整的圖像會(huì)被復(fù)制到晶圓上。光罩檢測(cè)機(jī)臺(tái)則是結(jié)合影像掃描技術(shù)與先進(jìn)的影像處理技術(shù)，捕捉圖像上的缺失。

當(dāng)晶圓從一個(gè)制程往下個(gè)制程進(jìn)行時(shí)，圖案晶圓檢測(cè)系統(tǒng)可用來(lái)檢測(cè)出晶圓上是否有瑕疵包括有微塵粒子、斷線、短路、以及其它各式各樣的問(wèn)題。此外，對(duì)已印有電路圖案的圖案晶圓成品而言，則需要進(jìn)行深次微米范圍之瑕疵檢測(cè)。

一般來(lái)說(shuō)，圖案晶圓檢測(cè)系統(tǒng)系以白光或雷射光來(lái)照射晶圓表面。再由一或多組偵測(cè)器接收自晶圓表面繞射出來(lái)的光線，并將該影像交由高功能軟件進(jìn)行底層圖案消除，以辨識(shí)并發(fā)現(xiàn)瑕疵。

八、清洗

清洗的目的是去除金屬雜質(zhì)、有機(jī)物污染、微塵與自然氧化物；降低表面粗糙度；因此幾乎所有制程之前或后都需要清洗。

九、晶片切割（Die Saw）

晶片切割之目的為將前制程加工完成之晶圓上一顆顆之晶粒（die）切割分離。首先必須進(jìn)行晶圓黏片，在晶圓上貼一層膠帶，然后送至晶片切割機(jī)上進(jìn)行切割。切割完后之晶粒井然有序排列于膠帶上，而框架的支撐避免了膠帶的皺摺與晶粒之相互碰撞。

?十：焊線（Wire Bond）

將集成電路內(nèi)部的線路引出，并向外拉出引線，稱之為打線，作為與外界電路板連接之用。

十一、封膠（Mold）

封膠之主要目的為防止?jié)駳庥赏獠壳秩?、以機(jī)械方式支 持導(dǎo)線、內(nèi)部產(chǎn)生熱量之去除及便于手持。其過(guò)程為將導(dǎo)線架置于框架上并預(yù)熱，再將框架置于壓模機(jī)上的構(gòu)裝模上，再以樹脂充填并待硬化。

十二、剪切/成形（Trim /Form）

剪切之目的為將導(dǎo)線架上構(gòu)裝完成之晶粒獨(dú)立分開，并把不需要的連接用材料及部份凸出之樹脂切除（dejunk）。成形之目的則是將外引腳壓成各種預(yù)先設(shè)計(jì)好之形狀，以便于裝置于電路版上使用。

十三：芯片測(cè)試和檢驗(yàn)過(guò)程

這些測(cè)試和檢驗(yàn)就是保證封裝好芯片的質(zhì)量，保證其良率的。

審核編輯：湯梓紅