半导体相关技术及流程演示幻灯片

1,半导体知识介绍,陈灿文2012.3.26,2,内容,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,3,制程相关：,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,4,半导体生产环境：无尘室,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。,5,无尘室的等级,洁净度级别粒径(um)0.10.20.30.55.01357.531NA10350753010NA100NA750300100NA1000NANANA1000710000NANANA1000070100000NANANA100000700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,6,IC产业链,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。芯片封装芯片测试,封装测试厂,7,Customer客户,ICDesignIC设计,WaferFab晶圆制造,WaferProbe晶圆测试,Assembly晶圆和芯片除了生产需要都是存储于氮气柜中,20,图解操作,21,22,Wirebonding固线/键合,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；,23,如何固线,KeyWords：Capillary：陶瓷劈刀。W/B工艺中最核心的一个BondingTool，内部为空心，中间穿上金线，并分别在芯片的Pad和LeadFrame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（BondBall）；BondBall：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LeadFrame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（USGPower）、时间（Time）、温度（Temperature）；,24,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下降到LeadFrame形成焊接,Cap侧向划开，将金线切断，形成鱼尾,Cap上提，完成一次动作,Cap运动轨迹形成良好的WireLoop,25,封装Molding,主电控,LF进料,塑封料进料,LFShifter,模具预热台,出料手臂,进料手臂,模具,产品出料,去残胶/塑封料进料,AutoMold模机器构造,26,Molding,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。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。,27,如何封装,此过程分为三段时间：溶解时间，注胶时间，固化时间。整个时间一般在30秒以上。一般在40S左右。,MoldingCycle,L/F置于模具中，每个Die位于Cavity。模具合模-块状EMC放入模具孔中,-高温下，EMC开始熔化，顺着轨道流向Cavity中,-从底部开始，逐渐覆盖芯片,-完全覆盖包裹完毕，并成型固化,28,常见封装形式,DIP双列直插式封装；SIP单列直插式封装,DIP,SOP,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,QFP,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,FSIP,PGA针栅阵列封装；BGA球栅阵列封装,PGA,BGA,29,烤箱,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。,30,电镀,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。引线脚的后处理工艺有：电镀（SolderPlating)和浸锡（SolderDipping)两种。电镀成分，通常有纯锡、和锡铅电镀两种。,没电镀前,电镀后,31,X-Ray,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。,32,TrimForm切筋成型T/F：把塑封后的框架上的制品分割成一个一个的IC产品。,冲塑,切筋,切脚,冲弯,切吊筋,33,LaskMarking打字/印字,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。,JKai,34,测试：Test,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。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。,35,包装Packing,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。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,36,WaferIncoming晶圓,是否需要研磨,貼膠布TapingWafer,研磨GrindingWafer,撕膠布DetapingWafer,是否使用UVTape,貼晶圓WaferMount(BlueTape),貼晶圓WaferMount(UVTape),晶圓切割WaferSaw,晶圓清洗WaferClean,晶圓檢驗PSI,是否照UV,No,Yes,Yes,No,紫外線照射UV,接下頁,Yes,No,封装测试整体流程细则,37,銀膠烘烤EpoxyCure,推力試驗PushingTest,電漿清洗Plasma,特殊產品,一般產品,接線拉力推球試驗WirePull&Ball,接線WireBond,是否需要覆晶,前段製程完成,Yes,No,覆晶膠DieCoating,覆晶膠烘烤CoatingCure,接下頁,接線目檢PBI,上片DieBond,38,No,Yes,烘烤Cureing,植散熱片,電漿清洗Plasma,No,壓模Molding,蓋背印BackMark,壓模後烘烤PostmoldCure,接下頁,是否為BGA產品,BGA產品,點膠WireCoating,是否需要植散熱片,Yes,39,正印烘烤MarkCure,切連桿Deiunk,切單Sigulation,彎腳裝盤LeadTrim&Form,測球BallScan,彎腳裝盤LeadTrim&Form,後站製程完成,测试/检测FVI,包裝出貨,一般產品,PDIP產品,BGA產品,切連桿Dejunk,除膠渣Deflsh,除膠渣Deflsh,電鍍SolderPlating,電鍍SolderPlating,蓋正印Mark,蓋正印Mark,正印烘烤MarkCure,植球BallMount,水洗D.I.Water,過IRIR-Reflow,為何種產品,40,2003.4,營業一部,中国IC企業分布图,上海市ShanghaiChipPAC、Amkor、Intel、IBM松下Simconix、Chipmos、Liteon、Vishay、華旭威宇(GAPT)、凱虹(DIODES)、捷敏(GEM)Alphatec、日月光、宏盛、泰隆(ACE)、尼赛拉中芯(SMIC)、貝岑(UMC)、宏力(GSMC)華虹NEC、先進(ASMC)、台積電(TSMC),蘇州市Suzhou瑞萨、SAMSUNG、飞索、PHILIPS、松下NationalSemiconductor、EPSON、SANYOFairchildSemiconductor、巨豊KASEN、SPIL和艦(UMC)、旺宏(Macronix),無錫市WuxiTOSHIBA、INFENION、AUK、華润、矽格、敦南、華晶,南通市NantongFUJITSU,江陰市Jiangin長電科技,寧波市ninbao明昕、元泰、中緯、元泰,紹興市Shaohsin