简述芯片制造过程

芯片的生产从用户需求开始，经过设计、制造、封装、成品测试到最后出厂。其中技术难度最高的是设计和制造。设计需要大量的计算机辅助设计软件，设计费时很长，要设计出好产品，需要积累大量的经验。目前，大部分产品都是在原先设计的版本上翻新的。芯片制造是芯片生产中投资最大的部分，一个技术领先的芯片制造厂，没有几十亿美元是不可能制造出产品的。除了投资巨大之外，还必须有大量的有经验的技术人员才能研发出好的制造流程。

芯片制造一般有五个重要步骤：一是光刻（Photolithography）；二是刻蚀（Etch）；三是薄膜沉积（Deposition）；四是扩散（Diffusion）；五是离子注入（Ion Implantation）。

光刻和传统的照相相似，先在晶圆上涂上光刻胶（Photo Resistor），然后曝光掩膜板（Mask），显影光刻胶（Develop），再刻蚀曝光过的区域。于是，晶圆上就留出了刻蚀或离子注入的区域。光刻工艺主要用于定义硅晶圆上的几何图案。

1、涂覆光刻胶

在晶圆上绘制电路的第一步是在氧化层上涂覆光刻胶。光刻胶通过改变化学性质的方式让晶圆成为“相纸”。晶圆表面的光刻胶层越薄，涂覆越均匀，可以印刷的图形就越精细。这个步骤可以采用“旋涂”方法。

根据光（紫外线）反应性的区别，光刻胶可分为两种：正胶和负胶，前者在受光后会分解并消失，从而留下未受光区域的图形，而后者在受光后会聚合并让受光部分的图形显现出来。

2、曝光

在晶圆上覆盖光刻胶薄膜后，就可以通过控制光线照射来完成电路印刷，这个过程被称为“曝光”。我们可以通过曝光设备来选择性地通过光线，当光线穿过包含电路图案的掩膜时，就能将电路印制到下方涂有光刻胶薄膜的晶圆上。

3、显影

曝光之后的步骤是在晶圆上喷涂显影剂，目的是去除图形未覆盖区域的光刻胶，从而让印刷好的电路图案显现出来。显影完成后需要通过各种测量设备和光学显微镜进行检查，确保电路图绘制的质量。

二、刻蚀

用物理的、化学的或同时使用化学和物理的方法，有选择地把没有掩膜保护的那一部分材料去除，从而得到与掩膜一致的图形，实现图形转移。

刻蚀的方法主要分为两种，取决于所使用的物质：使用特定的化学溶液进行化学反应来去除材料的湿法刻蚀，以及使用气体或等离子体的干法刻蚀。

1、湿法刻蚀

利用特定溶液与未受保护部分的材料进行化学反应，形成可溶物质溶解在溶液中，从而使材料从表面逐层清除

2、干法刻蚀

干法刻蚀可以分为物理性刻蚀、化学性刻蚀、物理化学结合（反应离子刻蚀）三种。

三、薄膜沉积

薄膜淀积是把物质沉积在晶圆表面上。有化学气相淀积（Chemical Vapor Deposition，CVD）和物理气相淀积（Physical Vapor Deposition，PVD）等方法。化学气相淀积是把几种气体注入硅晶圆之上，进行化学反应后物质淀积在晶圆上。物理气相淀积把一个个原子淀积在硅晶圆上，它是从固相到气相再到固相的过程。

1、化学气相淀积

在化学气相沉积中，前驱气体会在反应腔发生化学反应并生成附着在晶圆表面的薄膜以及被抽出腔室的副产物。

2、物理气相淀积

物理气相沉积是指通过物理手段形成薄膜。溅射就是一种物理气相沉积方法，其原理是通过氩等离子体的轰击让靶材的原子溅射出来并沉积在晶圆表面形成薄膜。

四、扩散

扩散在芯片制造中有两个作用：一是产生氧化层，产生氧化层的温度为800～1200℃，二是在高温下把杂质注入硅晶圆或激活。

五、离子注入

离子注入就是把晶圆作为一个电极，在离子源和晶圆之间加上高电压，于是那些掺杂离子就会以极高的能量打入晶圆，在晶圆上形成N或P型区域。离子注入后必须对晶圆进行高温退火（Anneal）从而修复离子注入后晶圆的损伤。离子注入主要用于制造不同的半导体区域（N区或P区见下图）。

芯片封装测试流程详解，宇凡微带你了解封装

芯片封装是指芯片在框架或基板上布局、粘贴固定和连接，经过接线端后用塑封固定，形成立体结构的工艺。下面宇凡微给大家来了解一下芯片封装。

什么是芯片

想要了解芯片封装测试，首先应该了解芯片，芯片其实是半导体元件产品的统称，很多时候我们把集成电路：Integrated Circuit和芯片：Chip混淆在一起。但严格意义上，芯片并不能完全等于集成电路，芯片更恰当地说，它是集成电路的载体。

说简单点，就是半导体是组成集成电路和芯片的基本组成材料，而芯片是集成电路的最终载体，是集成电路经过设计、制造、封装、测试等后的独立成熟产品。

封测的作用

1、保护

半导体芯片的生产车间都是有非常严格的生产条件把控，比如恒定的温度、恒定的湿度、严格的空气尘埃颗粒度控制，以及严格的静电一系列保护措施。芯片制造只有在这种情况下才能够不失效。但我们平常生活的环境最低温度可达到-40°C、高温可能会有60°C、湿度可能达到100%。另外，空气中可能还会有各种灰尘，静电等侵扰脆弱的芯片。这种情况下就要封测来更好的保护芯片。

2、支撑

支撑有两个作用，第一个作用是为了支撑芯片，将芯片固定好方便电路的连接。第二个作用是在封测完成之后，形成一定的外形以支撑整个器件、使得整个器件不易损坏。

3、连接

连接的作用是将芯片的电极和外界的电路连通。引脚用于和外界电路连通，金线则将引脚和芯片的电路连接起来。载片台用于承载芯片，环氧树脂粘合剂用于将芯片粘贴在载片台上，引脚用于支撑整个器件，而塑封体则起到固定及保护作用。

4、散热

由于半导体在工作的时候会产生一定的热量，热量一旦达到一定程度就会影响芯片工作，因此一定要增强散热。事实上，封装体的各种材料本身就会带走一些热量。对于很多发热量大的芯片，不仅能够通过封测材料进行降温，也可以通过额外安装芯片来达到一定的散热。

5、可靠性

封装工艺中有一个非常重要的衡量指标就是封装一定要有一定的可靠性。芯片的生存寿命和封装材料和工艺都有很大的关系。这是因为芯片一旦离开特定的环境后就会损毁。

芯片封测的主要工艺流程：

一、前段

● 晶圆减薄（wafer grinding）：刚出场的晶圆（wafer）进行背面减薄，达到封装需要的厚度。在背面磨片时，要在正面粘贴胶带来保护电路区域。研磨之后，去除胶带。

● 晶圆切割（wafer Saw）：将晶圆粘贴在蓝膜上，再将晶圆切割成一个个独立的Dice，再对Dice进行清洗。

● 光检查：检查是否出现残次品

● 芯片贴装（Die Attach）：芯片贴装，银浆固化（防止氧化），引线焊接。

二、后段

● 注塑：防止外部冲击，用EMC（塑封料）把产品封测起来，同时加热硬化。

● 激光打字：在产品上刻上相应的内容。例如：生产日期、批次等等。

● 高温固化：保护IC内部结构，消除内部应力。

● 去溢料：修剪边角。

● 电镀：提高导电性能，增强可焊接性。

● 切片成型检查残次品。

封装技术不同的话，工艺流程就会有一定的差异。并且在封装完成后也需要进行检测，只有通过FT 测试的产品才能对外出货。

随着时代的发展，封装由早期常见的dip、sot、sop封装，逐渐迭代，越来越多体积更小的封装类型出现，比如深圳宇凡微电子有限公司，是一家专注芯片封装定制的公司，支持SOT23 SOT16、QFN、SSOP、MSOP、TSSOP等封装，还有sot23-10等独有专利的封装，给封装行业带来了一些不一样的东西。

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