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乐鱼电竞_揭秘半导体制造全流程(下篇)

文章来源:乐鱼电竞  作者:乐鱼电竞  发布日期:2021-08-21  浏览次数:365  【打印】  【关闭】   【返回

我们已畴前两篇的文章中领会了半导体系体例造的前几年夜步调,包罗晶圆加工、氧化、光刻、刻蚀和薄膜沉积。在今天的推文中,我们将继续介绍最后三个步调:互连、测试和封装,以完成半导体芯片的制造。

第六步 互连半导体的导电性处在导体与非导体(即绝缘体)之间,这类特征使我们能完全掌控电流。经由过程基在晶圆的光刻、刻蚀和沉积工艺可以构建出晶体管等元件,但还需要将它们毗连起来才能实现电力与旌旗灯号的发送与领受。金属因其具有导电性而被用在电路互连。用在半导体的金属需要知足以下前提:低电阻率:因为金属电路需要传递电流,是以此中的金属应具有较低的电阻。热化学不变性:金属互连进程中金属材料的属性必需连结不变。高靠得住性:跟着集成电路手艺的成长,即使是少许金属互连材料也必需具有足够的耐用性。制造本钱:即便已知足前面三个前提,材料本钱太高的话也没法知足批量出产的需要。互连工艺首要利用铝和铜这两种物资。铝互连工艺

铝互连工艺始在铝沉积、光刻胶利用和暴光与显影,随后经由过程刻蚀有选择地去除任何过剩的铝和光刻胶,然后才能进入氧化进程。前述步调完成后再不竭反复光刻、刻蚀和沉积进程直至完成互连。除具有超卓的导电性,铝还具有轻易光刻、刻蚀和沉积的特点。另外,它的本钱较低,与氧化膜粘附的结果也比力好。其错误谬误是轻易侵蚀且熔点较低。别的,为避免铝与硅反映致使毗连问题,还需要添加金属沉积物将铝与晶圆离隔,这类沉积物被称为“反对金属”。铝电路是经由过程沉积构成的。晶圆进入真空腔后,铝颗粒构成的薄膜会附着在晶圆上。这一进程被称为“气相沉积 (VD) ”,包罗化学气相沉积和物理气相沉积。铜互连工艺跟着半导体工艺周详度的晋升和器件尺寸的缩小,铝电路的毗连速度和电气特征逐步没法知足要求,为此我们需要寻觅知足尺寸和本钱两方面要求的新导体。铜之所以能代替铝的第一个缘由就是其电阻更低,是以能实现更快的器件毗连速度。其次铜的靠得住性更高,由于它比铝更能反抗电迁徙,也就是电流流过金属时产生的金属离子活动。

可是,铜不轻易构成化合物,是以很难将其气化并从晶圆概况去除。针对这个问题,我们不再去刻蚀铜,而是沉积和刻蚀介电材料,如许便可以在需要的处所构成由沟道和通路孔构成的金属线路图形,以后再将铜填入前述“图形”便可实现互连,而最后的填入进程被称为“镶嵌工艺”。

跟着铜原子不竭分散至电介质,后者的绝缘性会下降并发生反对铜原子继续分散的反对层。以后反对层上会构成很薄的铜种子层。到这一步以后便可以进行电镀,也就是用铜填充精深宽比的图形。填充后过剩的铜可以用金属化学机械抛光 (CMP) 方式去除,完成后便可沉积氧化膜,过剩的膜则用光刻和刻蚀工艺去除便可。前述全部进程需要不竭反复直至完成铜互连为止。

经由过程上述对照可以看出,铜互连和铝互连的区分在在,过剩的铜是经由过程金属CMP而非刻蚀去除的。第七步 测试测试的首要方针是查验半导体芯片的质量是不是到达必然尺度,从而消弭不良产物、并提高芯片的靠得住性。别的,经测试出缺陷的产物不会进入封装步调,有助在节流本钱和时候。电子管芯分选 (EDS) 就是一种针对晶圆的测试方式。EDS是一种查验晶圆状况中各芯片的电气特征并由此晋升半导体良率的工艺。EDS可分为五步,具体以下 :

01电气参数监控 (EPM)EPM是半导体芯片测试的第一步。该步调将对半导体集成电路需要用到的每一个器件(包罗晶体管、电容器二极管)进行测试,确保其电气参数达标。EPM的首要感化是供给测得的电气特征数据,这些数据将被用在提高半导体系体例造工艺的效力和产物机能(并不是检测不良产物)。02晶圆老化测试03检测老化测试完成后就需要用探针卡将半导体芯片毗连到测试装配,以后便可以对晶圆进行温度、速度和活动测试以查验相干半导体功能。具体测试步调的申明请见表格。

04修补修补是最主要的测试步调,由于某些不良芯片是可以修复的,只需替代失落此中存在问题的元件便可。05点墨未能经由过程电气测试的芯片已在之前几个步调中被分拣出来,但还需要加上标识表记标帜才能辨别它们。曩昔我们需要用非凡墨水标识表记标帜出缺陷的芯片,包管它们用肉眼便可辨认,现在则是由系统按照测试数据值主动进行分拣。第八步 封装颠末之前几个工艺处置的晶圆上会构成巨细相等的方形芯片(又称“单个晶片”)。下面要做的就是经由过程切割取得零丁的芯片。刚切割下来的芯片很懦弱且不克不及互换电旌旗灯号,需要零丁进行处置。这一处置进程就是封装,包罗在半导体芯片外部构成庇护壳和让它们可以或许与外部互换电旌旗灯号。全部封装制程分为五步,即晶圆锯切、单个晶片附着、互连、成型和封装测试。01晶圆锯切

要想从晶圆上切出无数致密摆列的芯片,我们起首要细心“研磨”晶圆的后背直至其厚度可以或许知足封装工艺的需要。研磨后,我们便可以沿着晶圆上的划片线进行切割,直至将半导体芯片分手出来。晶圆锯切手艺有三种:美金片切割、激光切割和等离子切割。美金片切割是指用金刚石美金片切割晶圆,这类方式轻易发生磨擦热和碎屑并是以破坏晶圆。激光切割的精度更高,能轻松处置厚度较薄或划片线间距很小的晶圆。等离子切割采取等离子刻蚀的道理,是以即便划片线间距很是小,这类手艺一样能合用。02单个晶片附着所有芯片都从晶圆上分手后,我们需要将零丁的芯片(单个晶片)附着到基底(引线框架)上。基底的感化是庇护半导体芯片并让它们能与外部电路进行电旌旗灯号互换。附着芯片时可使用液体或固体带状粘合剂。03互连

在将芯片附着到基底上以后,我们还需要毗连两者的接触点才能实现电旌旗灯号互换。这一步可使用的毗连方式有两种:利用细金属线的引线键合和利用球形金块或锡块的倒装芯片键合。引线键合属在传统方式,倒装芯片键合手艺可以加速半导体系体例造的速度。04成型

完成半导体芯片的毗连后,需要操纵成型工艺给芯片外部加一个包装,以庇护半导体集成电路不受温度和湿度等外部前提影响。按照需要制成封装模具后,我们要将半导体芯片和环氧模塑料 (EMC) 都放入模具中并进行密封。密封以后的芯片就是终究形态了。05封装测试已具有终究形态的芯片还要经由过程最后的缺点测试。进入终究测试的全数是制品的半导体芯片。它们将被放入测试装备,设定分歧的前提例如电压、温度和湿度等进行电气、功能和速度测试。这些测试的成果可以用来发现缺点、提高产物质量和出产效力。封装手艺的演化跟着芯片体积的削减和机能要求的晋升,封装在曩昔数年间已历了屡次手艺改革。面向将来的一些封装手艺和方案包罗将沉积用在传统后道工艺,例如晶圆级封装(WLP)、凸块工艺和重布线层 (RDL) 手艺,和用在前道晶圆制造的的刻蚀和洁净手艺。下面我们介绍一些基在泛林团体开辟的进步前辈封装解决方案。甚么是进步前辈封装?传统封装需要将每一个芯片都从晶圆中切割出来并放入模具中。晶圆级封装(WLP)则是进步前辈封装手艺的一种, 是指直接封装仍在晶圆上的芯片。WLP的流程是先封装测试,然后一次性将所有已成型的芯片从晶圆上分手出来。与传统封装比拟,WLP的优势在在更低的出产本钱。

进步前辈封装可划分为2D封装、2.5D封装和3D封装。

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更小的2D封装2.5D 封装2.5D封装手艺可以将两种或更多类型的芯片放入单个封装,同时让旌旗灯号横向传送,如许可以晋升封装的尺寸和机能。最普遍利用的2.5D封装方式是经由过程硅中介层将内存和逻辑芯片放入单个封装。2.5D封装需要硅通孔 (TSV)、微型凸块和小间距RDL等焦点手艺。

3D 封装3D封装手艺可以将两种或更多类型的芯片放入单个封装,同时让旌旗灯号纵向传送。这类手艺合用在更小和I/O计数更高的半导体芯片。TSV可用在I/O计数高的芯片,引线键合可用在I/O计数低的芯片,并终究构成芯片垂直摆列的旌旗灯号系统。3D封装需要的焦点手艺包罗TSV和微型凸块手艺。

泛林团体可以或许供给上述工艺所需的焦点方案,包罗硅刻蚀、金属分散反对层、镀铜和清洗手艺,和构建微型凸块和微型RDL所需的电镀、清洗和湿刻蚀方案。至此,半导体产物制造的八个步调“晶圆加工-氧化-光刻-刻蚀-薄膜沉积-互连-测试-封装”已全数介绍终了,从“沙粒”演变到“芯片”,半导体科技正在上演实际版“点石成金”。

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