微纳制造导论-封装技术
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《微电子与集成电路设计导论》第四章 半导体集成电路制造工艺
4.4.2 离子注入
图4.4.6 离子注入系统的原理示意图
图4.4.7 离子注入的高斯分布示意图
4.5 制技术 4.5.1 氧化
1. 二氧化硅的结构、性质和用途
图4.5.1 二氧化硅原子结构示意图
氧化物的主要作用： ➢ 器件介质层 ➢ 电学隔离层 ➢ 器件和栅氧的保护层 ➢ 表面钝化层 ➢ 掺杂阻挡层
F D C x
C为单位体积掺杂浓度，
C x
为x方向上的浓度梯度。
比例常数D为扩散系数，它是描述杂质在半导体中运动快慢的物理量， 它与扩散温度、杂质类型、衬底材料等有关；x为深度。
左下图所示如果硅片表面的杂质浓 度CS在整个扩散过程中始终不变， 这种方式称为恒定表面源扩散。
图4.4.1 扩散的方式
自然界中硅的含量 极为丰富，但不能 直接拿来用。因为 硅在自然界中都是 以化合物的形式存 在的。
图4.1.2 拉晶仪结构示意图
左图为在一个可抽真空的腔室内 置放一个由熔融石英制成的坩埚 ，调节好坩埚的位置，腔室回充 保护性气氛，将坩埚加热至 1500°C左右。化学方法蚀刻的籽 晶置于熔硅上方，然后降下来与 多晶熔料相接触。籽晶必须是严 格定向生长形成硅锭。
涂胶工艺的目的就是在晶圆表面建立薄的、均匀的、并且没有缺陷的光刻胶膜。
图4.2.4 动态旋转喷洒光刻胶示意图
3. 前烘
前烘是将光刻胶中的一部分溶剂蒸发掉。使光刻胶中溶剂缓慢、充分地挥发掉， 保持光刻胶干燥。
4. 对准和曝光
对准和曝光是把掩膜版上的图形转移到光刻胶上的关键步骤。
图4.2.5 光刻技术的示意图
图4.2.7 制版工艺流程
4.3 刻蚀
（1）湿法腐蚀
（2）干法腐蚀 ➢ 等离子体腐蚀 ➢ 溅射刻蚀 ➢ 反应离子刻蚀
微系统封装基础
微系统封装基础
• 微系统封装概述 • 微系统封装技术 • 微系统封装材料 • 微系统封装工艺流程 • 微系统封装的应用 • 微系统封装的发展趋势与挑战
01
微系统封装概述
定义与特点
定义
微系统封装是将微电子器件、微 型机械、传感器、执行器等微型 元件集成在一个封装体内，实现 特定功能的微型化系统。
塑封成型工艺需要精确控制成型 参数，如温度、压力和时间等，
以确保外壳完整、密封性好。
切筋成型工艺
切筋成型是将塑封好的微系统从母板 中切割出来的过程，通常使用切筋成 型机进行。
切筋成型工艺需要使用切筋刀具将微 系统从母板中切割出来，同时需要控 制切割深度和速度，以确保微系统的 完整性。
05
微系统封装的应用
芯片贴装技术
总结词
芯片贴装技术是微系统封装中的基础技术，主要涉及将芯片贴装在基板上，通过 引脚或焊球实现电气连接。
详细描述
芯片贴装技术包括传统引脚插入和表面贴装技术。在传统引脚插入技术中，芯片 通过引脚与基板连接，而在表面贴装技术中，芯片通过焊球或导电胶与基板连接 。这些连接方式需满足电气和机械性能要求，以确保芯片的正常工作。
汽车电子领域应用
发动机控制系统
微系统封装技术用于制造高精度、高可靠性的发动机控制系统， 提高汽车的动力性和燃油经济性。
安全气囊系统
通过微系统封装技术，将传感器、处理单元等器件集成在安全气囊 系统中，提高汽车的安全性能。
车载信息娱乐系统
利用微系统封装技术实现小型化的车载信息娱乐设备，提供更加丰 富和便捷的车载娱乐体验。
总结词
高分子材料具有优良的加工性能、低成本和 生物相容性，在微系统封装中具有广泛应用 。
详细描述
• 微系统封装概述 • 微系统封装技术 • 微系统封装材料 • 微系统封装工艺流程 • 微系统封装的应用 • 微系统封装的发展趋势与挑战
01
微系统封装概述
定义与特点
定义
微系统封装是将微电子器件、微 型机械、传感器、执行器等微型 元件集成在一个封装体内，实现 特定功能的微型化系统。
塑封成型工艺需要精确控制成型 参数，如温度、压力和时间等，
以确保外壳完整、密封性好。
切筋成型工艺
切筋成型是将塑封好的微系统从母板 中切割出来的过程，通常使用切筋成 型机进行。
切筋成型工艺需要使用切筋刀具将微 系统从母板中切割出来，同时需要控 制切割深度和速度，以确保微系统的 完整性。
05
微系统封装的应用
芯片贴装技术
总结词
芯片贴装技术是微系统封装中的基础技术，主要涉及将芯片贴装在基板上，通过 引脚或焊球实现电气连接。
详细描述
芯片贴装技术包括传统引脚插入和表面贴装技术。在传统引脚插入技术中，芯片 通过引脚与基板连接，而在表面贴装技术中，芯片通过焊球或导电胶与基板连接 。这些连接方式需满足电气和机械性能要求，以确保芯片的正常工作。
汽车电子领域应用
发动机控制系统
微系统封装技术用于制造高精度、高可靠性的发动机控制系统， 提高汽车的动力性和燃油经济性。
安全气囊系统
通过微系统封装技术，将传感器、处理单元等器件集成在安全气囊 系统中，提高汽车的安全性能。
车载信息娱乐系统
利用微系统封装技术实现小型化的车载信息娱乐设备，提供更加丰 富和便捷的车载娱乐体验。
总结词
高分子材料具有优良的加工性能、低成本和 生物相容性，在微系统封装中具有广泛应用 。
详细描述
微电子封装技术论文范文（2）
微电子封装技术论文范文(2)微电子封装技术论文范文篇二埋置型叠层微系统封装技术摘要：包含微机电系统(MEMs)混合元器件的埋置型叠层封装，此封装工艺为目前用于微电子封装的挠曲基板上芯片(c0F)工艺的衍生物。
cOF是一种高性能、多芯片封装工艺技术，在此封装中把芯片包入模塑塑料基板中，通过在元器件上形成的薄膜结构构成互连。
研究的激光融除工艺能够使所选择的cOF叠层区域有效融除，而对封装的MBMs器件影响最小。
对用于标准的c0F工艺的融除程序进行分析和特征描述，以便设计一种新的对裸露的MEMs器件热损坏的潜在性最小的程序。
cOF/MEMs封装技术非常适合于诸如微光学及无线射频器件等很多微系统封装的应用。
关键词：挠曲基板上芯片;微电子机械系统：微系统封装1、引言微电子机械系统(MEMS)从航空体系到家用电器提供了非常有潜在性的广阔的应用范围，与功能等效的宏观级系统相比，在微米级构建电子机械系统的能力形成了在尺寸、重量和功耗方面极度地缩小。
保持MEMS微型化的潜在性的关键之一就是高级封装技术。
如果微系统封装不好或不能有效地与微电子集成化，那么MEMS的很多优点就会丧失。
采用功能上和物理上集成MEMS与微电子学的方法有效地封装微系统是一种具有挑战性的任务。
由于MEMS和传统的微电子工艺处理存在差异，在相同的工艺中装配MEMS和微电子是复杂的。
例如，大多数MEMS器件需要移除淀积层以便释放或形成机械结构，通常用于移除淀积材料的这些工艺对互补金属氧化物半导体(CMOS)或别的微电子工艺来说是具有破坏性的。
很多MEMS工艺也采用高温退火以便降低结构层中的残余材料应力。
典型状况下退火温度大约为1000℃，这在CMOS器件中导致不受欢迎的残余物扩散，并可熔化低温导体诸如通常用于微电子处理中的铝。
缓和这些MEMS微电子集成及封装问题的一种选择方案就是使用封装叠层理念。
叠层或埋置芯片工艺已成功地应用于微电子封装。
在基板中埋置芯片考虑当高性能的内芯片互连提供等同于单片集成的电连接时，保护微电子芯片免受MEMS环境影响。
先进制造工艺技术-微纳制造技术
如把传感器和调配药剂量的“药剂师”集于一身，制成微型 “智能药丸”，通过口服或皮下注射进入人体，用以探测和清 除人体内的癌细胞。微系统可用于视网膜手术、修补血管等。
在工业领域，微型机电产品可以在管路检修和飞机内部检修 等狭窄空间和恶劣环境下进行诊断和修复工作。在汽车轮胎内 嵌入微型压力传感器用以保持适当充气，避免充气过量或不足， 仅此一项就可节油10％，仅美国国防部系统就能节省几十亿美 元的汽油费。
先进制造系统 之 先进制造工艺技术
∧
∨ 16
1.4 微纳制造应用案例
4. 以微型加工技术制造的机械耳蜗
耳蜗里的听觉毛细胞可以感测到在淋巴液内移动的声波， 并且将声波转换为电子讯号，听神经再将此讯号传达到大 脑。但不幸的是很多人甚至是一出生就没有机会倾听大自 然美妙的声音，但是密西根大学研究人员研发的机械耳蜗 他们带来了希望。
∧
∨8
1.3 纳米加工技术
4）超微机械加工和电火花线切割加工
用小型精密金属切削机床及电火花、线切割等加 工方法，制作毫米级尺寸左右的微机械零件，是一种 三维实体加工技术，加工材料广泛，但多是单件加工、 单件装配，费用较高。
先进制造系统 之 先进制造工艺技术
∧
∨9
1.3 纳米加工技术
5）键合技术
键合技术是一种把两个固体部件在一定的温度与电 压下直接键合在一起的封装技术，其间不用任何粘接 剂，在键合过程中始终处于固相状态。
先进制造系统 之 先进制造工艺技术
∧
∨ 21
1.4 微纳制造应用案例
8. 原子操纵术
将一顆一顆的铁原子團,在Cu(111) 将一顆一顆的一氧化碳原子團，在
表面上排列成“原子”二字。
Pt(111)表面上排列成人的形狀。
在工业领域，微型机电产品可以在管路检修和飞机内部检修 等狭窄空间和恶劣环境下进行诊断和修复工作。在汽车轮胎内 嵌入微型压力传感器用以保持适当充气，避免充气过量或不足， 仅此一项就可节油10％，仅美国国防部系统就能节省几十亿美 元的汽油费。
先进制造系统 之 先进制造工艺技术
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1.4 微纳制造应用案例
4. 以微型加工技术制造的机械耳蜗
耳蜗里的听觉毛细胞可以感测到在淋巴液内移动的声波， 并且将声波转换为电子讯号，听神经再将此讯号传达到大 脑。但不幸的是很多人甚至是一出生就没有机会倾听大自 然美妙的声音，但是密西根大学研究人员研发的机械耳蜗 他们带来了希望。
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1.3 纳米加工技术
4）超微机械加工和电火花线切割加工
用小型精密金属切削机床及电火花、线切割等加 工方法，制作毫米级尺寸左右的微机械零件，是一种 三维实体加工技术，加工材料广泛，但多是单件加工、 单件装配，费用较高。
先进制造系统 之 先进制造工艺技术
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1.3 纳米加工技术
5）键合技术
键合技术是一种把两个固体部件在一定的温度与电 压下直接键合在一起的封装技术，其间不用任何粘接 剂，在键合过程中始终处于固相状态。
先进制造系统 之 先进制造工艺技术
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1.4 微纳制造应用案例
8. 原子操纵术
将一顆一顆的铁原子團,在Cu(111) 将一顆一顆的一氧化碳原子團，在
表面上排列成“原子”二字。
Pt(111)表面上排列成人的形狀。
微电子封装技术-课后习题答案
第
3.1简述包封技术的特点。
答：
包封通过将有源器件和环境隔离来实现保护元器件的功能，同时芯片和封装材料形成一体，以达到机械保护的目的。包封一般采用有机材料，成本相对较低，在民用集成电路封装中占主导地位。但其耐湿性不佳，影响了产品可靠性。
3.2简述包封技术常用的材料。
答：
从基质材料的综合特性来看，最常用的包封材料分为四种类型：环氧类、氰酸酯类、聚硅酮类和氨基甲酸乙酯类，目前IC封装使用邻甲酚甲醛型环氧树脂体系的较多。具有耐湿、耐燃、易保存、流动充填性好、电绝缘性高、应力低、强度大和可靠性好等特点。
硅片的背面减薄技术主要有磨削、研磨、干式抛光（Dry Polishing）、化学机械平坦工艺（CMP）、电化学腐蚀（Electrochemical Etching）、湿法腐蚀（Wet Etching）、等离子增强化学腐蚀Plasma Enhanced Chemical Etching，PECE）、常压等离子腐蚀（Atmosphere Downstream Plasma Etching，ADPE）等。
3.5简述模注成形技术的常见问题。
答：
有塑封产品无论是采用先进的传递模注封装还是采用传统的单注塑模封装，塑封成形缺陷总是普遍存在的，而且无法完全消除。1.未填充；2.冲丝；3.气泡或气孔；4.麻点；5.开裂；6.溢料；7.其他缺陷，在塑封中还有粘污、偏芯等缺陷。
3.6简述模注成形技术常见问题的解决对策。
2.4简述芯片贴装的常用工艺技术。
答：
贴装的方式主要共晶粘贴法、焊接粘贴法、导电胶粘贴法和玻璃胶粘贴法。共晶粘贴法是利用金-硅合金（一般是69%的金和31%的Si），在363℃时的共晶熔合反应使IC芯片粘贴固定。焊接粘贴法是将芯片背面淀积一定厚度的Au或Ni，同时在焊盘上淀积Au-Pd-Ag和Cu的金属层。这样就可以使用Pb-Sn合金制作的合金焊料将芯片焊接在焊盘上。导电胶进行芯片贴装的工艺用针筒或注射器将黏着剂涂布在芯片焊盘上，然后将芯片精确地放置到焊盘的黏着剂上面。玻璃胶粘贴芯片先以盖印、网印、点胶等技术将玻璃胶原料涂布在基板的芯片座上，将IC芯片放置在玻璃胶上后，再将封装基板加热至玻璃熔融温度以上即可完成粘贴。
3.1简述包封技术的特点。
答：
包封通过将有源器件和环境隔离来实现保护元器件的功能，同时芯片和封装材料形成一体，以达到机械保护的目的。包封一般采用有机材料，成本相对较低，在民用集成电路封装中占主导地位。但其耐湿性不佳，影响了产品可靠性。
3.2简述包封技术常用的材料。
答：
从基质材料的综合特性来看，最常用的包封材料分为四种类型：环氧类、氰酸酯类、聚硅酮类和氨基甲酸乙酯类，目前IC封装使用邻甲酚甲醛型环氧树脂体系的较多。具有耐湿、耐燃、易保存、流动充填性好、电绝缘性高、应力低、强度大和可靠性好等特点。
硅片的背面减薄技术主要有磨削、研磨、干式抛光（Dry Polishing）、化学机械平坦工艺（CMP）、电化学腐蚀（Electrochemical Etching）、湿法腐蚀（Wet Etching）、等离子增强化学腐蚀Plasma Enhanced Chemical Etching，PECE）、常压等离子腐蚀（Atmosphere Downstream Plasma Etching，ADPE）等。
3.5简述模注成形技术的常见问题。
答：
有塑封产品无论是采用先进的传递模注封装还是采用传统的单注塑模封装，塑封成形缺陷总是普遍存在的，而且无法完全消除。1.未填充；2.冲丝；3.气泡或气孔；4.麻点；5.开裂；6.溢料；7.其他缺陷，在塑封中还有粘污、偏芯等缺陷。
3.6简述模注成形技术常见问题的解决对策。
2.4简述芯片贴装的常用工艺技术。
答：
贴装的方式主要共晶粘贴法、焊接粘贴法、导电胶粘贴法和玻璃胶粘贴法。共晶粘贴法是利用金-硅合金（一般是69%的金和31%的Si），在363℃时的共晶熔合反应使IC芯片粘贴固定。焊接粘贴法是将芯片背面淀积一定厚度的Au或Ni，同时在焊盘上淀积Au-Pd-Ag和Cu的金属层。这样就可以使用Pb-Sn合金制作的合金焊料将芯片焊接在焊盘上。导电胶进行芯片贴装的工艺用针筒或注射器将黏着剂涂布在芯片焊盘上，然后将芯片精确地放置到焊盘的黏着剂上面。玻璃胶粘贴芯片先以盖印、网印、点胶等技术将玻璃胶原料涂布在基板的芯片座上，将IC芯片放置在玻璃胶上后，再将封装基板加热至玻璃熔融温度以上即可完成粘贴。
微纳制造导论-PVD工艺
PVD工艺培训MEMS PVD工艺薄膜制备工艺与设备◆薄膜制备概述◆PVD原理与工艺◆现有设备介绍薄膜制备概述01PVD 原理与工艺02现有设备介绍03主要内容PVD 工艺培训发展历程二次大战期间，德国为了适应当时战争的需求，在镜片和反光镜上镀制铝膜，真空蒸发镀膜开始进入实际应用。
20世纪80年代以来，以真空技术为基础利用物理化学方法等方面，并且吸收了等离子体、电子束、分子束、离子束等系列新技术，把原始单一的真空镀膜技术发展到包括真空蒸发镀膜、溅射镀膜、离子镀膜、化学气相沉积、分子束外延、离子束流沉积以及薄膜厚度的测量和监控，薄膜的结构、形态、成分、特性等诸多技术在内，被称为“薄膜科学与技术”的新学科领域。
目前，随着高新技术的发展，作为新技术革命的光导、能源、材料和信息科学等领域所要求的具有特殊形态材料的薄膜，已经成为光学、微电子、传感器、信息、能源等一系列先进技术的基础，并已广泛渗透到当代科学技术的各个领域中，而且，开发和应用这些具有特殊用途的薄膜材料本身就是高新技术的重要组成部分。
薄膜应用20世纪60年代，随着高真空、超高真空技术的发展，真空镀膜进入高速发展时期，各种功能薄膜的应用已经扩展到工业生产各个领域，归纳起来，主要有以下几个方面：●电子工业用薄膜●光学工业用薄膜●机械、化工、石油等工业用薄膜●民用与食品工业用薄膜薄膜应用●电子工业用薄膜半导体电子元件中的电极、绝缘层等方面，传感器中的压电材料等方面，太阳能电池中的薄膜材料等诸多方面的应用。
●光学工业用薄膜照相机、望远镜、放映机等光学设备需要的减反射膜、反射膜，分光镜与滤光片的薄膜涂层，照明光源中的冷光镜膜，集成光学元件中的半导体膜等方面的应用。
●机械、化工、石油等工业用薄膜刀具、模具上的硬质薄膜，化学容器表面的耐腐蚀薄膜，涡轮发动机表面的耐高温薄膜以及其他极端特殊场合需要的特质薄膜等方面的应用。
●民用与食品工业用薄膜汽车、玩具、家电、钟表、工艺美术品等需要的装饰与保护用薄膜，药品、化妆品、食品行业包装需要的薄膜等方面的应用。
微纳制造导论-光刻技术
13
二、光刻工艺介绍
2.1、负性光刻胶 负性光刻胶的基本特征是曝光后，光刻胶会因为交联而
变得不可溶解，并会硬化。使得光刻胶上的图形与投影掩膜 版上的图形相反。例如一种I线负性光刻胶的感光剂是一种经 过合适波长的紫外光曝光后释放出氮气的光敏剂。氮气产生 的自由基在该负胶的橡胶分子间产生交联，使得显影液无法 将其溶解，而未曝光的光刻胶却可以被冲洗干净。
16
二、光刻工艺介绍
正性光刻胶原理示意图
17
二、光刻工艺介绍
一般来说，正性光刻比负性光刻更能使图形的边界清晰，如下图所示。正性 光刻胶有更好的边界线，使其更适合于用作微细加工的高分辨率的掩模和深硅刻 蚀。在lift-off工艺中更适合使用负性光刻胶。 一般来说，正性光刻比负性光刻更能使图形的形貌陡峭，如图所示。正性光刻这 种更好的边界线使其更适合于用作微细加工的高分辨率的掩模。
光刻（Photolithography）工艺是一种能代表整个半导体产业能力的的工 艺。无论是以平面薄膜结构为代表的集成电路制造（IC），还是以具有复杂的 三维结构为特征的微型机械制造(MEMS)，光刻工艺是整个制程里用得最频繁， 最关键得技术之一，光刻同扩散、刻蚀、离子注入及薄膜工艺共同组成整个制 造工艺流程，随着芯片关键尺寸的日益减小，对光刻的技术与设备提出了越来 越高的要求，因而光刻技术的进步也往往能够推动整个半导体制造业的发展。
负性光刻胶
正性光刻胶
正负光刻胶的形貌对比
18
二、光刻工艺介绍
2.2.2.3传统I线(365nm)光刻胶 传统I线光刻胶是指那些适用于I线紫外波长（365nm）的光刻胶，对应于关键
尺寸在0.35μm以上的非关键层的光刻适用。通常由树脂、感光剂、溶剂与添 加剂构成。树脂是一种惰性聚合物基质，用于把光刻胶的不同材料聚合在一起 的粘合剂。树脂对光不敏感，曝光后不会发生化学变化。感光剂是光敏部分， 能够对紫外光发生光化学反应。溶剂使光刻胶保持液体状态，直到被涂在硅片 衬底上。绝大多数溶剂在曝光前挥发，对光刻胶的光化学性质没有影响。添加 剂通常用来控制和改变光刻胶材料的特定化学性质或光响应特性。I线光刻胶 有正性与负性之分。正性胶与正性光刻版相对应，负性胶与负性光刻版相对应 。其中正性胶的感光剂为重氮萘醌（DNQ）。
二、光刻工艺介绍
2.1、负性光刻胶 负性光刻胶的基本特征是曝光后，光刻胶会因为交联而
变得不可溶解，并会硬化。使得光刻胶上的图形与投影掩膜 版上的图形相反。例如一种I线负性光刻胶的感光剂是一种经 过合适波长的紫外光曝光后释放出氮气的光敏剂。氮气产生 的自由基在该负胶的橡胶分子间产生交联，使得显影液无法 将其溶解，而未曝光的光刻胶却可以被冲洗干净。
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二、光刻工艺介绍
正性光刻胶原理示意图
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二、光刻工艺介绍
一般来说，正性光刻比负性光刻更能使图形的边界清晰，如下图所示。正性 光刻胶有更好的边界线，使其更适合于用作微细加工的高分辨率的掩模和深硅刻 蚀。在lift-off工艺中更适合使用负性光刻胶。 一般来说，正性光刻比负性光刻更能使图形的形貌陡峭，如图所示。正性光刻这 种更好的边界线使其更适合于用作微细加工的高分辨率的掩模。
光刻（Photolithography）工艺是一种能代表整个半导体产业能力的的工 艺。无论是以平面薄膜结构为代表的集成电路制造（IC），还是以具有复杂的 三维结构为特征的微型机械制造(MEMS)，光刻工艺是整个制程里用得最频繁， 最关键得技术之一，光刻同扩散、刻蚀、离子注入及薄膜工艺共同组成整个制 造工艺流程，随着芯片关键尺寸的日益减小，对光刻的技术与设备提出了越来 越高的要求，因而光刻技术的进步也往往能够推动整个半导体制造业的发展。
负性光刻胶
正性光刻胶
正负光刻胶的形貌对比
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二、光刻工艺介绍
2.2.2.3传统I线(365nm)光刻胶 传统I线光刻胶是指那些适用于I线紫外波长（365nm）的光刻胶，对应于关键
尺寸在0.35μm以上的非关键层的光刻适用。通常由树脂、感光剂、溶剂与添 加剂构成。树脂是一种惰性聚合物基质，用于把光刻胶的不同材料聚合在一起 的粘合剂。树脂对光不敏感，曝光后不会发生化学变化。感光剂是光敏部分， 能够对紫外光发生光化学反应。溶剂使光刻胶保持液体状态，直到被涂在硅片 衬底上。绝大多数溶剂在曝光前挥发，对光刻胶的光化学性质没有影响。添加 剂通常用来控制和改变光刻胶材料的特定化学性质或光响应特性。I线光刻胶 有正性与负性之分。正性胶与正性光刻版相对应，负性胶与负性光刻版相对应 。其中正性胶的感光剂为重氮萘醌（DNQ）。
微纳制造导论-光刻制版与光刻图形设计-作业
《微纳制造导论》Introduction to Micro&Nano Manufacturing Technologies
光刻与掩膜版制造
掩膜版刻蚀
曝光源
曝光
掩膜版
光敏材料 玻璃或铬版
显影/漂洗
乳胶版
硬表面版
定影
光刻胶
铬 玻璃
后烘（90~120℃/10min）
烘干稳定
光刻胶
铬 玻璃
腐蚀铬
光刻胶
玻璃
《微纳制造导论》Introduction to Micro&Nano Manufacturing Technologies
光刻与掩膜版制造——双面光刻（3）
正面对版标记自动 存储
与硅片背面的标记 聚焦套刻对准
X、Y方向和角度θ 旋转、对准、曝光
《微纳制造导论》Introduction to Micro&Nano Manufacturing Technologies
《微纳制造导论》Introduction to Micro&Nano Manufacturing Technologies
光刻与掩膜版制造
完成设计
数据转换成PG格式
发生10倍初缩版
接触式复印 10倍初缩版
分步重复精缩版
光学制版工艺
完成设计
数据转换成 电子束格式
制成精缩版
电子束制版工艺
《微纳制造导论》Introduction to Micro&Nano Manufacturing Technologies
光刻与掩膜版制造
掩膜基版的涂敷
涂敷材料在应用时的稳定性、反射率低、耐磨性好、30~80nm厚 度应没有针孔，易于成像和刻蚀 涂敷层：1. 硬表面材料；2. 软表面材料；
光刻与掩膜版制造
掩膜版刻蚀
曝光源
曝光
掩膜版
光敏材料 玻璃或铬版
显影/漂洗
乳胶版
硬表面版
定影
光刻胶
铬 玻璃
后烘（90~120℃/10min）
烘干稳定
光刻胶
铬 玻璃
腐蚀铬
光刻胶
玻璃
《微纳制造导论》Introduction to Micro&Nano Manufacturing Technologies
光刻与掩膜版制造——双面光刻（3）
正面对版标记自动 存储
与硅片背面的标记 聚焦套刻对准
X、Y方向和角度θ 旋转、对准、曝光
《微纳制造导论》Introduction to Micro&Nano Manufacturing Technologies
《微纳制造导论》Introduction to Micro&Nano Manufacturing Technologies
光刻与掩膜版制造
完成设计
数据转换成PG格式
发生10倍初缩版
接触式复印 10倍初缩版
分步重复精缩版
光学制版工艺
完成设计
数据转换成 电子束格式
制成精缩版
电子束制版工艺
《微纳制造导论》Introduction to Micro&Nano Manufacturing Technologies
光刻与掩膜版制造
掩膜基版的涂敷
涂敷材料在应用时的稳定性、反射率低、耐磨性好、30~80nm厚 度应没有针孔，易于成像和刻蚀 涂敷层：1. 硬表面材料；2. 软表面材料；
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二、传统封装
在封装开始前必须被减薄。较薄的硅片更容易划成小芯片并改 善散热，也减小最终集成电路管壳的外形尺寸和重量。 2.1.1碱性腐蚀液（KOH)腐蚀硅 2.1.2化学机械平坦化（CMP）
20世纪80年代后期，IBM开发了化学机械平坦化（CMP） 的全局平坦化方法。它成为20世纪90年代高密度半导体制造 中平坦化的标准。化学机械平坦化（CMP）是一种表面全局 平坦化技术，是实现多层集成的关键工艺。它通过硅片和一个 抛光头
Hale Waihona Puke 划片机性能：刀片类型 硬刀
适用材料 硅
切割深度 （um）
＜90
刀痕宽 最大切割尺
（um）
寸
＜40 ≤6inch
树脂刀 硅玻璃键合片
＜230 ≤6inch
软刀 金属刀 玻璃
＜3500 ＜230 ≤6inch
电铸刀 化合物
＜230 ≤6inch
2015/12/13
二、传统封装
2.2.2工艺
划片机工艺参照参数：
2.3.2环氧树脂粘贴 环氧树脂粘贴是将芯片粘贴到管壳上最常用的方法。环氧
树脂通过贴片机的点胶系统被滴在管壳的中心，贴片机将芯片 背面放在环氧树脂上，固化环氧树脂。
2015/12/13
二、传统封装
2.4引线键合
2.4.1原理 引线键合是将芯片表面的压点和管壳上的电极进行电连接
最常用的方法。键合线或是Au或是Al线，因为它在芯片压点 和管壳电极形成良好键合，通常引线直径是在25到75um之间。 引线键合的方法有超声楔键合和超声球键合。
封装工艺
MEMS封装工艺
封装工艺培训
主要内容
01
封装概述与封装层次
02
传统封装
03
先进的装配与封装
一、封装概述与封装层次
一、封装概述与封装层次
1.1概述
封装是把MEMS或集成电路装配为最终产品的过程。就是 把前道工艺的晶圆通过划片工艺切割为小的单元晶片（Die）， 然后将切割好的晶片用胶水贴装到管壳上，再利用超细的金属 （金、铝）导线通过引线键合将晶片的接合焊盘（BondPad） 连接到管壳的相应引脚（Lead）上构成所要求的电路，最后 将管壳和管帽通过缝焊或回流焊加以密封保护。
2015/12/13
二、传统封装
之间相对运动来平坦化硅片表面，在硅片和抛光头之间有磨料， 并同时施加压力。CMP能通过比去除低处图形快的速度去除 高处图形来获得均匀的硅片表面，精确并均匀地把硅片抛光为 需要的厚度和平坦度。
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二、传统封装
2.2划片
2.2.1原理
划片使用金刚石刀刃的划片刀把每个芯片从晶圆上切下来。在 划片前，将晶圆按正确的方向贴放到一个固定在金属框架的粘膜上。 该粘膜保持晶圆完整直到所有芯片被划成小块。晶圆被传到带有去 离子水喷淋的主轴下，然后用0.025 ~ 0.25mm厚的划片刀（旋转速 率达每分钟60000转），在x和y方向分别划片。用去离子水冲洗硅 片以去除划片过程中产生的硅浆残渣，而每个单独芯片由背面粘膜 支撑。划片刀通常沿切割道切透晶圆的70% ~ 100%。
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二、传统封装
2.2.2设备 日本NDS公司生产的NANO 150G型号划片机，采用影像
测高，测高时间比传统光电传感器测高缩短5倍以上；内建主 轴冷却水循环系统，有效平衡主轴冷却水温，提高切割精度与 稳定度；加配创新真空系统，减少60%压缩空气消耗量。
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二、传统封装
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一、封装概述与封装层次
封装层次:
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二、传统封装
二、传统封装
传统封装工艺的流程：
背面减薄
划片、分检
管芯粘贴
引线键合
封帽测试
2.1背面减薄
传统最终装配的第一步操作是背面减薄，在前端制造过程 中，为了使破损降到最小，大直径硅片相应厚些。然而，硅片
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基底剩余厚度 主轴转速 进给速度 最大崩边 刀片磨耗范围 基底类型 刀片类型 ±误差（um） （rpm） (mm/min) 范围(um) (um/piece)
硅
硬刀
0±0
30000
10
10-20
0-1
硅 金属刀
0±0
30000
10
40-60
3-5
硅 树脂刀
0±0
30000
10
30-50 50-100
玻璃 树脂刀 0±0
23000
4
5-10
10-50
玻璃 金属刀
0±0
25000
4
30-60
3-5
硅玻璃 树脂刀 170±5 23000
4
30-50
10-50
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二、传统封装
2.3分检与管芯粘贴
2.3.1贴片原理及设备 划片后，每个好的芯片被分别挑选出来，通过贴片机粘贴
到管壳上。贴片机先在管壳上点胶，然后通过特定吸嘴头完成 吸片，贴放到管壳上。
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一、封装概述与封装层次
对于所有的芯片，集成电路封装有4个重要功能： 1.保护芯片以免由环境和传递引起损坏。 2.为芯片的信号输入和输出提供互连。 3.芯片的物理支撑。 4.散热。
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一、封装概述与封装层次
在业界内有许多种封装形式，选择封装形式来优化满足以 上4个功能特定的设计约束条件有：性能、尺寸、重量、可靠 性及成本目标。封装集成电路可以使微芯片在广泛的使用环境 范围内正常工作，当选择集成电路封装时，玷污、潮气、温度、 机械振动以及人为滥用等各种环境必须考虑进去。
瑞士TRESKY公司生产的T-3002-M型号贴片机集点胶、 吸片、贴片于一体，吸嘴头可以360°旋转，贴片精度±10um。
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二、传统封装
贴片机性能：
贴片模式 手动、半自动
点胶模式 手动、半自动
可贴硅片尺寸
≤6inch
贴片精度
±10um
贴片角度
360°
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二、传统封装
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一、封装概述与封装层次
常用的一些封装形式：
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一、封装概述与封装层次
1.2封装层次
对于电子元件有两种不同的封装层次。本章介绍的集成电路 的封装为第一级封装。一旦将芯片封装到一个集成电路块中，封 装I/O端连接芯片到下一层装配。第二级封装是将集成电路块装 配到具有许多元件和连接件的系统中。在大多数第二级封装中， 使用Sn焊料将集成电路块焊在印刷线路板上。印刷线路板 （PCB）,又被称为底板或载体，用焊料将载有芯片的集成电路 块粘贴在PCB上构成电路互联。同时使用连接件作为其余产品的 电子子系统的接口。最后将已装配好的电路板放入最终产品中。