ic封装制程简介(精)

1、半醇ft的滥品很多，鹰用的埸合非常廉泛，H一是常J1的黑槿半醇ft元件外型。半醇 ft元件一般是以接脚形式或外型来副分舜BJ, H一中不同别的英文缩瘾名耦原文卷PDID : Plastic Dual Inline PackageSOP: Small Outline PackageSOJ: Small Outline J-Lead Package PLCC : Plastic Leaded Chip Carrier QFP: Quad Flat Package PGA : Pin Grid Array BGA : Ball Grid Array雎然半醇ft元件的外型槿I®很多， 在重路

2、板上常用的装方式有二槿，一槿是插入重路板的金旱孔或脚座，如 PDIP、PGA,另一槿是贴附在重路板表面的金旱塾上，如SOP、SOJ、PLCC、QFP、BGA。徙半醇ft元件的外觐，只看到优包覆的或陶瓷中伸出的接脚，而半醇ft元件真正的的 核心，是包覆在或陶瓷内一片非常小的晶片，透谩伸出的接脚典外部做瓷fBIWhHr.是一片EPROM元件，徙上方的玻璃窗可看到内部的晶片，圈三是以!微内部的晶片放大，可以看到晶片以多修金野泉速接四周的接胎道些接脚向外延伸她穿出Utt,成悬晶片舆外界通的道路。言青注意H三中有一修金旱中断裂，那是使用不常引樊谩雷流而毁，致使晶片失去功能，道也是一般晶片遭到损毁而失效的

3、原因之一。K四是常J1的LED,也就是彝光二趣ft,其内部也是一h（晶片，K五是以!微正视LED的!1端，可优透明的JTIt中曦余勺的看到一片方型的晶片及一修金色的金劈泉，若以LED二支接脚的趣性来做分别，晶片是贴附在H趣的脚上，幺冠由金旱速接正趣的脚。富LED通谩正向毒流畴，晶片曾彝光而使 LED吾菱亮,如圈六所示。半醇ft元件的裂作分成雨段的裂造程序，前一段是先裂造元件的核心一晶片，耦卷晶圜裂造；彳麦一段是符晶中片加以封装成最彳物重品，耦卷IC封装裂程，又可细分成晶圜切割、黏晶、金旱、封1、印字、剪切成型等加工步H聚，在本章第中符曾介道雨段的裂造程序。谩下列主要裂程才能裂造出一片可用的晶片

4、，以下是各裂程的介貂：国晶匾|裂造程是符矽石（Silica）或矽酸蜜（1 ）是晶（CRYSTAL GROWTH ）:晨晶是徙矽沙中（二氧化矽）提成罩晶矽，裂造谩（Silicate）如同冶金一檬，放入煽中熔解提形成冶金级矽。冶金级矽中尚含有用倒®,接 下来用分解及逮原的方法符其触化，形成重子级矽。雎然重子级矽所含的矽的触度很高，可逵99.9999 99999 %，但是结晶方式用隹黄L又耦卷多晶矽，必需重排成罩晶结横，因此符重 子级矽置入塔里j内加温融化，先符温度降低至一定黑占，再以一现罩晶矽卷晶槿，置入塔里j内，融化的矽沾附在晶槿上，再符晶槿以暹拉暹旋醇方式抽蹄田里J,而沾附在晶槿上的

5、矽亦随之冷凝，形成典晶槿相同排列的结晶。随著晶槿的旋醇上升，沾附的矽愈多，It且被拉 引成表面粗糙的U柱状结晶棒。拉引及旋醇的速度愈慢期沾附的矽结晶畤愈久，结晶棒的直愈大，反之即愈小。右H（摘自中德公司目金景）卷中德重子材料公司裂作的晶棒（晨度逵一公尺，重量超谩一百公斤）。（2）切片（SLICING ）:优田里j中拉出的晶柱， 表面不平整，谩工石磨具的加工，磨成平滑的圜柱，切除尾雨端H状段，形成檄型的圜柱，被切除或磨削的部份即回收重新冶煤i。接著以以高硬度貂片或貂符圜柱切成片状的晶圜（Wafer）（摘自中德公司目金景）。（3 ）研磨（EDGE-GRINDING ）:符片状晶圜的圜周暹以磨具研磨

6、成光滑的圜弧形，如此可（1）防止暹崩裂，（2）防止在彳怒«的裂程中崖生熟鹰力集中，（3）增加未来裂程中辅光阻唇或磊晶唇的平坦度。(4 )研磨(LAPPING )典做刻(ETCHING ):由於受谩檄械的切削，晶圜表面粗糙，凹凸不平，及沾附切屑或污清，因此先以化阜 溶液(HF/HNO3)触刻(Etching),去除部份切削痕K亦，再去蹄子触水冲洗吹乾彳麦，迤行表面 研磨抛光，使晶圜像面棣平滑，以利彳勃(裂程。研磨抛光是檄械典化阜加工同畴迤行，檄 械加工是符晶圜放置在研磨檄内，符加工面10占在研磨塾(Polishing Pad)磨擦，It同畴滴入具腐触性的化阜溶剜常研磨液，磨削典腐做同畴

7、崖生。 研磨彳麦的晶圜需用化阜溶剜清除表 面残留的金腐碎屑或有檄»|,再以去蹄子触水冲洗吹乾，津倩迤入植入雷路裂程。( 5)退火(ANNEALING ) ：符晶片在殿格控制的僚件下退火，以使晶片的阻108定。(6)抛光(POLISHING ):晶片小心翼翼地抛光，使晶片表面光滑典平坦，以利招来再加工。(7)洗浮(CLEANING ):以多步H聚的高度瓢污染洗浮程序包含各槿高度瀑浮的清洗液典超音勤虑理除去 晶片表面的所有污染物使晶片逵到可迤行晶片加工的状熊。(8)( INSPECTION ):晶片在瓢鹿璟境中迤行殿格的检查，包含表面的瀑浮度、平坦度以及各项规格以碓保品K符合雁(客的要求

8、。(9)包装(PACKING ):通谩横瞬的晶片以特殊音十的容器包装，使晶片雒持瓢鹿及瀑浮的状魅，容器 碓保晶片固定於其中，以防搬谩程中樊生的振勤使晶片受损。谩晶圜裂造的步H聚彳麦，此畴晶圜逮没任何的功能，所以必谩稹fttl路 裂程，才可算是一片可用的晶圜。以下是稹ft雷路裂程的流程H:磊晶微影氧化 散触刻金腐速磊晶 (Epitoxy)指基板以外依元件裂程需要沉稹的薄膜材料，其原理可分卷：(1 )液相磊晶(Liquid Phase Epitoxy , LPE)LPE的晶ft成晨是在基板上符熔融熊的液ft材料直接和晶片接斶而沉稹晶膜，特别逾用於化 合物半醇ft元件，尤其是樊光元件。(2 )氟相磊

9、晶(Vapor Phase Epitoxy , VPE)vpe的原理是U磊晶原材料以或Hit粒子的形式僖事俞至晶片表面，道些粒子在失去部份的勤能接被晶片表面晶格吸附(Adsorb),通常晶片曾以熟的形式提供能量给粒子，使其游移至晶格位置而凝结(Condensation)。在此同畴粒子和晶格表面原子因吸收热能而脱蹄晶片表面耦之卷解H (Desorb),因此VPE的程序其是粒子的吸附和解H雨槿作用 的勤熊平衡结果，如下K所示。VPE依反鹰檄情可以分成(a)化!1氟相沉稹 (Chemical Vapor Deposition , CVD)和(b )物理氟相沉稹 (Physical Vapor Dep

10、osition , PVD)雨槿技循%CVD大致是鹰用在半醇ft晶膜和氧化唇的成H。PVD主要逾用於金腐接黑占建的沉稹。(3 )分子束磊晶 (Molecular Beam Epitoxy , MBE)MBE是近年来最熟咒的磊晶技街，IS病是III-V、II-VI族化合物半醇ft、Si或者SixGe1-x等材料的薄膜特性，卷所有磊晶技街中最佳者。MBE的原理基本上和高温蒸法相同，操作屋力保持在超真空(Ultra High Vacuum, UHV)条勺10-10 Toor以下，因此晶片的装载必的控制来雒持其真空度。微影 (Lithography)微影(Lithography)技街是符光罩(Mask

11、)上的主要K案先醇移至感光材料上，利用光 透谩光罩照射在感光材料上，再以溶剜浸泡符感光材料受光照射到的部份加以溶解或保留，如此所形成的光阻圈案曾和光罩完全相同或呈互祷。由於微影裂程的璟境是探用黄光照明而非一般搦影暗房的缸光，所以造一部份的裂程常被黄光” 。卷了加弓金光阻覆盖的特性，使得k醇移有更好的精碓度典可靠度，整彳固微影裂程包含 了以下七彳固余田部勤作。(1 )表面清洗：由於晶片表面通常都含有氧化物、油脂和水分子，因此在迤行光阻 覆盖之前，必须符它先利用化阜溶剜(甲醇或丙酮)去除亲解！和油脂，再以氢氟酸做刻晶片表面的氧化物，谩去蹄子触水冲洗彳麦， 置於加温的璟境下数分以便符道些水分子优晶

12、片表面蒸彝，而此步鸟聚即耦卷去水烘烤(Dehydration Bake), 一般去水烘烤的温度是鼓:定在100200 oC之趾it行。(2 )壅底(Priming):用来增加光阻典晶片表面的附著力，它是在表面清洗彳麦的晶片表面上B± 一唇化合物，英文全名卷"Hexamethyldisilizane "(HMDS)HMDS 壅怖的方式主要有M®, 一是以旋醇 (Spin Coating), 一是以氟相(Vapor Coating)。前者是符 HMDS 以液熊的型式，滴濯在高速旋醇的晶片表面，利用旋醇畴的蹄心力，促使HMDS均匀前整彳固晶片表面；至於彳麦者即

13、是符HMDS以氟熊的型式，事俞入放有晶片的容器中，然彳麦1在晶片表面完成 HMDS的壅怖。(3)光阻覆盖：光阻佛也是以旋盖或氯相罡羞雨槿的方式来迤行，亦即招光阻滴濯在 高速旋醇的晶片表面，利用旋醇畴的蹄心力作用，促使光阻往晶片外圉移勤，最彳麦形成一屑 厚度均匀的光阻唇；或者是以氯相的型式均匀地噫濯在晶片的表面。(4 )1fe烤(Soft Bake):勒:烤也曝光前5M烤(Pre-Exposure Bake)在曝光之前，晶片上的光阻必须先烘烤，以便符光阻唇中的溶剜去除，使光阻由原先的液熊醇燮成固熊的薄膜，使光阻唇封晶片表面的附著力增弓金。(5)曝光：利用光源透谩光罩K案照射在光阻上，以轨行K案的

14、傅移。(6 )11影：符曝光彳麦的光阻唇以!影剜符光阻唇所醇移的K案!示出来。(7)硬烤：符!影裂程彳麦光阻内所残绘的溶剜加热蒸彝而减到最低，其目的也是卷了加弓金光 阻的附著力，以便利彳勃*的裂程。氧化( Oxidation )氧化(Oxidation)是半醇ft重路裂作上的基本热裂程。氧化裂程的目的是在晶片表面 形成一唇氧化唇，以保晶片免於受到化阜作用和做卷介重屑移色材料)。I1散(Diffusion )散(Diffusion)是半醇ft重路裂作上的基本热裂程。其目的是藉由外来的东解C,使 原本罩触的半醇ft材料的维结型熊和能隙崖生建化，迤而改建它的醇霜性。食虫刻(Etching)泛指符材料

15、使用化阜或物理方法移除的意思，以化阜方法迤行者耦之卷漏式触刻 (Wet Etching),是符晶片浸没於化阜溶液中，因卷化阜溶液典晶片表面滥生氧化逮原作用，而造成表面原子被逐唇移除；以物理方法迤行触刻程序耦之卷乾式触刻(Dry Etching),主要是利用子来矗擎晶片表面原子或是子典表面原子崖生化合反鹰来逵到移除 薄膜的目的。金腐速金腐建裂程是藉由在矽晶境(Die)上形成薄金腐膜K案，而成半醇ft元件的重性的速接。以K姆式接斶(Ohmic Contact)而言，金腐直接和矽表面接。蜀，且在矽表面形成一金腐/矽的介面，常金腐沉稹覆盖整彳固晶U表面畤，藉由做刻去掉不需存留的金腐， 形成元件彼此的速

16、接。封於晶境典外部雷路的速接，矽表面金腐端曾裂作一趣大面稹的金旱 1B (Bonding Pad),以作金旱(Wire Bond)的端黑占。(Die Saw)晶片切割之目的乃是要招前裂程加工完成的晶圜上一之晶粒(Die)切割分H。首先要在晶圜背面贴上|带(blue tape)旋置於裂之框架上，此一勤作叫晶®黏片( wafer mount),如H一，而彳麦再 送至晶片切割檄上迤行切割。切割完彳麦，一之晶粒井然有序的排 列在|带上，如H二、三，同畴由於框架之支撑可避免|带皴摺而使 晶粒互相碰撞，而框架撑住11带以便於搬建。圈二圈三D Die Bond ）黏晶的目的乃是招一IKI!（分蹄的

17、晶粒放置在醇！1架（lead frame）上址用金艮（ epoxy ）黏著固定。醇K架是提供晶粒一彳固黏著的位置（晶粒座die pad）,有可延伸I C晶粒雷:路的延伸监P（分卷内引监口及外引脚 inner lead/outer lead） 一彳固醇架上依不同的益信十可以有数彳固晶粒座，道数彳固晶粒座通常排成一列，亦有成矩睡式的多列排法。架僖输至定位彳友，首先要在晶粒座51定黏著晶粒的位置上黑占上金艮H （此一勤作黑占H）,然彳奏移至下一位置符晶粒置放其上。而谩切割之晶圜上之晶粒即由取放臂一 h（一h（地置放在已黑占之晶粒座上。黏晶完彳麦之醇！1架即由傅出指送至弹匣（magazine）内。黏晶

18、彳麦之成品如圈所示。（Wire Bond ）金雪泉的目的是符晶粒上的接黑占以趣细的金 （1850um）速接到醇薪t架上之内引胎上藉而符I C晶粒之重路虢傅输到外界。常架优弹匣内停送至定位彳麦，鹰用雷子影像虞理技街来碓定晶粒 上各偃I接黑占以及每一接黠所相封鹰之内引脚上之接黑占的位置，然彳麦 做金号a之勤作。金号a畤，以晶粒上之接黑占悬第一金旱黑占，内接脚上之 接黑占第二金旱黑；首先符金之端黠结成小球，而彳奏符小球屋金旱 在第一金旱黑占上（此第一金旱，first bond）。接著依言十好之路拉金,最彳爰符金金旱在第二金旱黑占上（此第二金旱， second bond）,同畴址拉断第二金旱黑古典嘴之

19、金,而完成一修金之 金野a勤作（ubi一）。接著便又结成小球II始下一修金之余号作。金号a完成彳麦之晶粒奥厚薪t架期如圃所示。圃二悬30 ?之金舆mi的比较。言青!看in片可看得更仔细喔 成品第一金旱黑占圃二第二金旱黑占(Mold )封之目的有以下数黑占:1、防止漏氧等由外部侵入。2、以檄械方式支持3、有效地符内部滥生之都排出於外部。4、提供能别手持之形ft。封之谩程比较罩触，首先符金旱完成之醇薪t架置放於框架上It先行5M热，再符框架置於fit模檄(mold press)上的封装模上，此都好的榭脂亦津借好投入封装模上之榭脂 迤料口。做勤檄器彳奏，屋模檄屋下，封朗上下模再符半溶化彳麦之榭脂摘入模中，待榭脂充填硬化彳麦，K模取出成品。封完成彳麦的成品，可以看到在每一修架上之每一II晶粒包覆著笺固之外段，伸出外引腕互相串耳静在一起(如K所 示)。成品(2>eo 安(Mark)印字的目的，在注明商品之规格及