芯片制造和封测工艺简述

来源：祺芯半导体

一、硅晶圆制造与切割

晶圆是制作硅半导体IC所用之硅晶片，状似圆形，故称晶圆。材料是「硅」， IC（Integrated Circuit）厂用的硅晶片即为硅晶体，因为整片的硅晶片是单一完整的晶体，故又称为单晶体。但在整体固态晶体内，众多小晶体的方向不相，则为复晶体（或多晶体）。

晶圆是硅元素加以纯化，经过照相制版、研磨、抛光、切片等程序将多晶硅融解拉出单晶硅棒，然后切割成一片片晶圆。

二、光学显影

光学显影是在感光胶上经过曝光和显影的程序，把光罩上的图形转换到感光胶下面的薄膜层或硅晶上。光学显影主要包含了感光胶涂布、烘烤、光罩对准、 曝光和显影等程序。

曝光方式有紫外线、X射线、电子束、极紫外光等。

三、蚀刻技术

蚀刻技术（Etching Technology）是将材料使用化学反应物理撞击作用而移除的技术。可以分为:

湿蚀刻（wet etching）:湿蚀刻所使用的是化学溶液，在经过化学反应之后达到蚀刻的目的。

干蚀刻（dry etching）:干蚀刻则是利用一种电浆蚀刻（plasma etching）。电浆蚀刻中蚀刻的作用，可能是电浆中离子撞击晶片表面所产生的物理作用，或者是电浆中活性自由基（Radical）与晶片表面原子间的化学反应，甚至也可能是以上两者的复合作用。

四、CVD化学气相沉积

这是利用热能、电浆放电或紫外光照射等化学反应的方式，在反应器内将反应物（通常为气体）生成固态的生成物，并在晶片表面沉积形成稳定固态薄膜（film）的一种沉积技术。CVD技术是半导体IC制程中运用极为广泛的薄膜形成方法，如介电材料（dielectrics）、导体或半导体等薄膜材料几乎都能用CVD技术完成。

常用的CVD技术有：

(1)常压化学气相沉积（APCVD）；

(2)低压化学气相沉积（LPCVD）；

(3)电浆辅助化学气相沉积（PECVD）

较为常见的CVD薄膜包括有：

二气化硅（通常直接称为氧化层）

氮化硅

多晶硅

耐火金属与这类金属之其硅化物

CVD的反应机制主要可分为五个步骤：

(1)在沉积室中导入气体，并混以稀释用的惰性气体构成「主气流（mainstream）」；

(2)主气流中反应气体原子或分子通过边界层到达基板表面；

(3)反应气体原子被「吸附（adsorbed）」在基板上；

(4)吸附原子（adatoms）在基板表面移动，并且产生化学反应；

(5)气态生成物被「吸解（desorbed）」，往外扩散通过边界层进入主气流中，并由沉积室中被去除。

五、物理气相沉积（PVD）

这主要是一种物理制程而非化学制程。此技术一般使用氩等钝气，藉由在高真空中将氩离子加速以撞击溅镀靶材后，可将靶材原子一个个溅击出来，并使被溅击出来的材质（通常为铝、钛或其合金）如雪片般沉积在晶圆表面。　

PVD以真空、测射、离子化或离子束等方法使纯金属挥发，与碳化氢、氮气等气体作用，加热至400～600℃（约1～3小时）后，蒸镀碳化物、氮化物、氧化物及硼化物等1～10μm厚之微细粒状薄膜。

PVD可分为三种技术：

(1)蒸镀（Evaporation）；

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

(3)溅镀（Sputter）

解离金属电浆是最近发展出来的物理气相沉积技术，它是在目标区与晶圆之间，利用电浆，针对从目标区溅击出来的金属原子，在其到达晶圆之前，加以离子化。离子化这些金属原子的目的是，让这些原子带有电价，进而使其行进方向受到控制，让这些原子得以垂直的方向往晶圆行进，就像电浆蚀刻及化学气相沉积制程。这样做可以让这些金属原子针对极窄、极深的结构进行沟填，以形成极均匀的表层，尤其是在最底层的部份。

 六、化学机械研磨技术 

化学机械研磨技术（化学机器磨光， CMP）兼具有研磨性物质的机械式研磨与酸碱溶液的化学式研磨两种作用，可以使晶圆表面达到全面性的平坦化，以利后续薄膜沉积之进行。

在CMP制程的硬设备中，研磨头被用来将晶圆压在研磨垫上并带动晶圆旋转，至于研磨垫则以相反的方向旋转。在进行研磨时，由研磨颗粒所构成的研浆会被置于晶圆与研磨垫间。影响CMP制程的变量包括有：研磨头所施的压力与晶圆的平坦度、晶圆与研磨垫的旋转速度、研浆与研磨颗粒的化学成份、温度、以及研磨垫的材质与磨损性等等。

七、光罩检测

光罩是高精密度的石英平板，是用来制作晶圆上电子电路图像，以利集成电路的制作。光罩必须是完美无缺，才能呈现完整的电路图像，否则不完整的图像会被复制到晶圆上。光罩检测机台则是结合影像扫描技术与先进的影像处理技术，捕捉图像上的缺失。

当晶圆从一个制程往下个制程进行时，图案晶圆检测系统可用来检测出晶圆上是否有瑕疵包括有微尘粒子、断线、短路、以及其它各式各样的问题。此外，对已印有电路图案的图案晶圆成品而言，则需要进行深次微米范围之瑕疵检测。

一般来说，图案晶圆检测系统系以白光或雷射光来照射晶圆表面。再由一或多组侦测器接收自晶圆表面绕射出来的光线，并将该影像交由高功能软件进行底层图案消除，以辨识并发现瑕疵。

八、清洗

清洗的目的是去除金属杂质、有机物污染、微尘与自然氧化物；降低表面粗糙度；因此几乎所有制程之前或后都需要清洗。

九、晶片切割（Die Saw）

晶片切割之目的为将前制程加工完成之晶圆上一颗颗之晶粒（die）切割分离。首先必须进行晶圆黏片，在晶圆上贴一层胶带，然后送至晶片切割机上进行切割。切割完后之晶粒井然有序排列于胶带上，而框架的支撑避免了胶带的皱摺与晶粒之相互碰撞。

 十：焊线（Wire Bond）

将集成电路内部的线路引出，并向外拉出引线，称之为打线，作为与外界电路板连接之用。

十一、封胶（Mold）

封胶之主要目的为防止湿气由外部侵入、以机械方式支 持导线、内部产生热量之去除及便于手持。其过程为将导线架置于框架上并预热，再将框架置于压模机上的构装模上，再以树脂充填并待硬化。

十二、剪切/成形（Trim /Form）

剪切之目的为将导线架上构装完成之晶粒独立分开，并把不需要的连接用材料及部份凸出之树脂切除（dejunk）。成形之目的则是将外引脚压成各种预先设计好之形状，以便于装置于电路版上使用。

十三：芯片测试和检验过程

这些测试和检验就是保证封装好芯片的质量，保证其良率的。

审核编辑：汤梓红