集成电路封装工艺流程
《IC封装流程》课件
晶粒封装
晶粒封装是将芯片封装在管壳中，形成可使用 的集成电路的过程。
封装过程中，需要选用合适的管壳和材料，确 保其具有良好的电气性能和机械性能。
随着技术的发展，晶粒封装的形式也在不断变 化，例如采用倒装焊技术、晶圆级封装等新型 封装形式，以提高集成度和可靠性。
成品测试
成品测试是对封装完成的集成电 路进行电性能和可靠性测试的过
晶圆级封装技术
将多个芯片在单个晶圆上 集成，然后进行一次性封 装，具有高集成度、低成 本、高可靠性的优点。
3D封装技术
将多个芯片堆叠在一起， 通过垂直连接实现高速信 号传输，具有高集成度、 高密度、低功耗的优点。
晶圆级封装技术
芯片粘接
模塑和固化
将芯片粘贴到基板上，使用导热胶或 焊料进行固定。
将芯片和基板封装在塑料或陶瓷材料 中，形成完整的封装体。
详细描述
环境友好型封装技术需要使用环保材料、减少废弃物产生、降低能耗等，同时还需要确保封装性能和可靠性不受 影响，这需要研发新的技术和材料。
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随着技术的发展，封装工艺也在不断进步，新材料、新工艺的应用使得封 装流程更加高效、可靠。
晶圆测试
01
晶圆测试是封装流程的第一个 环节，主要是对芯片进行电性 能测试，确保其功能正常。
02
测试过程中，使用自动测试设 备（ATE）对芯片进行快速、 准确的测试，能够发现芯片中 存在的缺陷或故障。
03
晶圆测试是保证芯片质量的重 要环节，对于提高成品率和降 低生产成本具有重要意义。
陶瓷材料
用于制造高可靠性的封装，常用的陶瓷材料 包括氧化铝和氮化硅等。
封装材料的性能要求
01
02
03
模拟电子技术基础知识集成电路的制造与封装技术
模拟电子技术基础知识集成电路的制造与封装技术模拟电子技术基础知识：集成电路的制造与封装技术集成电路（Integrated Circuit，简称IC）作为现代电子技术的核心组成部分，广泛应用于电子设备、通信系统、计算机等领域。
而集成电路的制造与封装技术则是实现IC产品生产的关键环节。
本文将介绍模拟电子技术基础知识之集成电路的制造与封装技术，以帮助读者更好地了解和应用这一领域的知识。
一、集成电路的制造技术集成电路的制造技术主要包括晶圆加工、薄膜制备、光刻、扩散与离子注入、接触制作、金属化、封装等过程。
1. 晶圆加工晶圆加工是集成电路制造的第一步，它是以硅为原料，通过一系列工艺步骤将硅晶圆加工成初具集成电路结构的基片。
晶圆加工主要包括晶圆切割、去除表面氧化层、清洗等过程。
2. 薄膜制备薄膜在集成电路中发挥着重要作用，用于隔离电路层与电路层之间、保护电路元件以及形成电路元件等功能。
常见的薄膜制备技术有化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）等。
3. 光刻光刻是一种利用光刻胶和光源对薄膜进行图案转移的技术。
通过将光刻胶覆盖在薄膜上，然后使用光刻机将光源照射在光刻胶上，再进行显影、洗涤等步骤，最终形成期望的图案结构。
4. 扩散与离子注入扩散与离子注入是实现集成电路器件电学特性控制的关键步骤。
扩散是指将某种掺杂原子通过高温热处理使其在晶体中进行扩散，形成所需的电学特性。
离子注入则是利用离子注入设备将掺杂离子注入晶圆，以实现器件性能的控制。
5. 接触制作接触制作是在薄膜表面形成金属与半导体之间的接触，以实现电流的传输。
通过光刻和金属热蒸发等技术，将所需的金属导线和接触结构形成在晶圆表面。
6. 金属化金属化是在制造过程中，将金属层覆盖在晶圆上，实现器件之间电路的连通。
金属化过程包括金属蒸发、光刻、蚀刻等步骤。
二、集成电路的封装技术集成电路的封装技术是将芯片封装到塑料或金属封装中，以保护和连接芯片，同时便于与外部电路的连接。
CMOS集成电路工艺流程
CMOS集成电路工艺流程1.设计阶段：在CMOS集成电路的设计阶段，首先需要确定电路的功能和性能需求。
然后，设计师使用电子设计自动化（EDA）工具完成电路的原理图和电路布局设计。
原理图设计是根据电路功能需求，根据逻辑门电路和电路功能模块的特点，完成电路的逻辑设计和连接。
布局设计是将原理图中的电路元件如晶体管、电容器、电阻器等准确地放置在芯片上，并确定各元件之间的相对位置。
2.半导体材料制备：制造CMOS集成电路的第一步是准备半导体材料。
通常使用硅（Si）作为集成电路的材料，因为硅具有良好的电学和热学性能。
在杂质控制方面，要求半导体材料具有高纯度。
半导体材料可以通过单晶生长、多晶生长或金属有机化学气相沉积等方法制备。
3.沉积和腐蚀：在制造CMOS集成电路的过程中，需要对硅片进行一系列的沉积和腐蚀处理。
首先，使用物理气相沉积（PVD）或化学气相沉积（CVD）方法在硅片上沉积一层二氧化硅（SiO2）薄膜作为绝缘层。
接下来，在绝缘层上沉积一层多晶硅（poly-Si）薄膜，作为电路中的晶体管的控制电极。
然后，使用光刻技术将薄膜上涂覆的光刻胶进行曝光和显影，形成光刻胶图形。
接着，用水化学腐蚀剂将未覆盖光刻胶的硅薄膜去除，形成硅薄膜的图形。
4.掺杂和扩散：接下来是对硅片进行离子注入掺杂，以调整材料的电学特性。
特定的离子通过离子注入设备被注入到硅片上。
注入完成后，用退火处理使离子扩散到材料中，形成掺杂层。
这些掺杂层会影响晶体管的电学性能。
5.电路互连：在CMOS集成电路的制造过程中，还需要进行电路的互连。
使用多层金属导线将晶体管和其他电子元件进行连接。
在不同金属层之间使用绝缘层，以避免导线之间的短路。
电路的互连是通过物理蒸镀、化学蒸镀和电镀等方法进行的。
6.测试和封装：在CMOS集成电路的制造过程中，还需要进行功能测试和性能测试，以确保电路的质量和性能。
测试完成后，将芯片进行封装。
芯片封装是将芯片的导线与外部封装引脚进行连接，并且使用外壳封装以保护芯片。
IC芯片设计制造到封装全流程
IC芯片设计制造到封装全流程IC（Integrated Circuit）芯片是一种集成电路，将多个电子元件（晶体管、电容器、电阻器等）以及互连线路集成到一个硅片上，从而实现多个电子元件之间的功能互联。
芯片制造过程包括设计、加工制造、封装测试三个主要阶段。
首先是IC芯片设计阶段。
这个阶段主要包括功能设计、电路设计、物理设计和验证等步骤。
功能设计是根据芯片应用场景和需求，确定芯片的功能、性能和特性要求。
电路设计是根据功能设计的要求，使用逻辑门和基本电子元件组成电路，并进行仿真验证。
物理设计是将电路设计转化为硅片上的布图，包括电路布局、布线、填充等步骤。
验证阶段是对设计的功能和性能进行仿真和验证，确保芯片可以满足要求。
接下来是IC芯片加工制造阶段。
这个阶段主要包括晶圆加工和工序加工两个部分。
晶圆加工是将硅片进行切割和清洗，然后在表面涂覆一层绝缘层。
工序加工是在绝缘层上逐层添加金属、半导体等材料，通过光刻、薄膜沉积、离子注入、扩散等工艺步骤，形成多层电路的结构。
每个层次的电路都会进行检测和测试，确保加工质量和性能。
最后是IC芯片封装测试阶段。
这个阶段主要包括封装、测试和分选三个环节。
封装是将加工好的晶圆切割成单个芯片，并通过焊接等方式固定在封装底座上，形成完成的芯片。
测试是对封装完成的芯片进行功能和性能测试，以确保芯片的质量和性能符合设计要求。
最后，对测试合格的芯片进行分选，按照不同的要求和规格进行分级和分批。
整个IC芯片的设计制造到封装全流程，需要多个部门和环节的紧密协作。
设计部门负责芯片功能设计和物理设计，加工制造部门负责硅片加工和工序加工，封装测试部门负责芯片的封装和测试。
在整个流程中，还需要严格的质量控制和管理，确保产品的稳定性和可靠性。
随着科技的不断发展，IC芯片的设计与制造流程也在不断演进和改进。
更高集成度、更小尺寸、更高性能的芯片正在不断涌现，为各行各业的发展提供了强大的技术支持。
集成电路产业链三个环节工艺流程
集成电路产业链三个环节工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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集成电路的封装工艺与技术.pptx
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注塑、激光打字
EOL工艺流程
注塑 激光打字 高温固化 电镀、退火 成型、光检
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Байду номын сангаас
高温固化
固化的作用为在注塑后保护IC内部结构，消除内部应力。
固化温度：175+/-5°C；固化时间：8小时
EOL工艺流程
注塑 激光打字 高温固化 电镀、退火 成型、光检
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• 缺点：热膨胀系数和介电常数比硅高，且 热导率较低，限制其在高频、高功率封装 领域的应用
• SiC
• 优点：热导率很高，热膨胀系数较低，电 绝缘性能好，强度高。
• 缺点：介电常数太高，只能用于低频封装
• AlN
• 优点：电性能和热性能优良，可用于高功 率、大尺寸封装
• 缺点：制备工艺复杂，成本高昂
电镀、退火
EOL工艺流程
注塑 激光打字 高温固化 电镀、退火 成型、光检
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成型、光检
将一条片的引脚框架切割成单独的单元。
封装技术
• TSOP • BGA • CSP
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TSOP 封装技术
衡量芯片封装技术先进与否的重 要指标是芯片面积与封装面积之比， 这个比值越接近1越好。
光检
电镀退火
注塑
扇出封装工艺流程
扇出封装工艺流程扇出封装（Fan-out Packaging）是一种先进的封装技术，广泛应用于集成电路制造领域。
它通过将芯片的封装密度扩大，实现更高的集成度和更小的封装尺寸。
本文将介绍扇出封装的工艺流程，并探讨其在集成电路制造中的重要性和应用。
一、工艺流程概述扇出封装工艺流程主要包括基板制备、背面修整、电极形成、封装形成等步骤。
下面将对这些步骤进行详细介绍。
1. 基板制备基板是扇出封装的基础，其质量和性能直接影响到封装的可靠性和性能。
基板制备主要包括选择合适的基板材料、切割成适当的尺寸和形状，并进行表面处理，以便后续工艺步骤的顺利进行。
2. 背面修整背面修整是为了保证芯片在后续工艺步骤中的精确对位。
这一步骤主要包括背面研磨、背面蚀刻等，以去除基板上的不平整部分，并保证芯片的平整度和平面度。
3. 电极形成电极形成是扇出封装的核心步骤之一，通过在基板上形成金属电极，实现芯片与外部器件的电连接。
这一步骤主要包括选择合适的金属材料、制备电极图案、电极沉积和电极厚度控制等。
4. 封装形成封装形成是扇出封装的最后一步，通过将芯片和电极封装在一起，实现对芯片的保护和固定。
这一步骤主要包括胶水涂覆、封装成型、焊球形成等，以及对封装的质量进行检测和评估。
二、扇出封装的重要性和应用扇出封装作为一种先进的封装技术，具有以下重要性和应用价值：1. 提高集成度扇出封装可以将芯片的封装密度扩大，实现更高的集成度。
这对于集成电路的功能增强和性能提升非常重要。
同时，扇出封装还可以减小封装尺寸，使芯片在空间上更加紧凑，适用于小型化和轻量化的应用场景。
2. 改善散热性能扇出封装在电极形成和封装形成的过程中，可以选择高导热材料，提高芯片的散热性能。
这对于高功率芯片的应用非常重要，可以有效降低芯片温度，提高工作稳定性和可靠性。
3. 提高电连接性能扇出封装在电极形成的过程中，可以采用先进的电极制备技术，如电镀、电化学沉积等，提高电连接的可靠性和导电性能。
集成电路封装工艺流程
导电胶粘贴法的缺点是热稳定性不好，高温下会引 起粘接可靠度下降，因此不适合于高可靠度封装。
第二章 封装工艺流程
玻璃胶粘贴法
与导电胶类似，玻璃胶也属于厚膜导体材料（ 后面我们将介绍）。不过起粘接作用的是低温玻璃 粉。它是起导电作用的金属粉（Ag、Ag-Pd、Au、Cu 等）与低温玻璃粉和有机溶剂混合，制成膏状。
凸块式芯片TAB，先将金属凸块长成于IC芯片的铝键合 点上，再与载带的内引脚键合。预先长成的凸块除了提供引 脚所需要的金属化条件外，可避免引脚与IC芯片间可能发生 短路，但制作长有凸块的芯片是TAN工艺最大的困难。
第二章 封装工艺流程
2.4.2 载带自动键合技术
芯片凸点制作技术 凸点因形状不同可分为两种
芯片封装和芯片制造不在同一工厂完成 它们可能在同一工厂不同的生产区、或不同的地区，甚
至在不同的国家。许多工厂将生产好的芯片送到几千公里以 外的地方去做封装。芯片一般在做成集成电路的硅片上进行 测试。在测试中，先将有缺陷的芯片打上记号（打一个黑色 墨点），然后在自动拾片机上分辨出合格的芯片。
第二章 封装工艺流程
打线键合适用引脚数为3-257；载带自动键合的 适用引脚数为12-600；倒装芯片键合适用的引脚数为 6-16000。可见C4适合于高密度组装。
第二章 封装工艺流程
2.4.1 打线键合技术
打线键合技术
超声波键合（Ultrasonic Bonding ,U/S bonding）
热压键合（Thermocompression Bonding T/C bonding） 热超声波键合（Thermosonic Bonding,T/S bonding）
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第二章 封装工艺流程
2.4.1 打线键合技术
打线键合技术
超声波键合（Ultrasonic Bonding ,U/S bonding）
热压键合（Thermocompression Bonding T/C bonding） 热超声波键合（Thermosonic Bonding,T/S bonding）
第二章 封装工艺流程
（2）影响打线键合可靠度因素
封胶和粘贴材料 与线材的反应
金属间化合物的形成
可靠度因素
可靠度常用拉力试验 和键合点的剪切试验 测试检查
第二章 封装工艺流程
2.4.2 载带自动键合技术
载带自动健合技术是在类似于135胶片的柔性载带粘结金属 薄片，（像电影胶片一样卷在一带卷上，载带宽度8-70mm。 在其特定的位置上开出一个窗口。窗口为蚀刻出一定的印刷线路 图形的金属箔片（0.035mm厚）。
第二章 封装工艺流程
2.2.2减薄工艺
先划片后减薄和减薄划片两种方法
DBG(dicing before grinding) 在背面磨削之前，将硅片 的正面切割出一定深度的切口，然后再进行磨削。
DBT(dicing by thinning) 在减薄之前先用机械的或化学 的方法切割出一定深度的切口，然后用磨削方法减薄到一 定厚度后，采用常压等离子腐蚀技术去除掉剩余加工量。。
第二章 封装工艺流程
TAB技术较之常用的引线工艺的优点：
（1）对高速电路来说，常规的引线使用圆形导线，而且引线 较长，往往引线中高频电流的趋肤效应使电感增加，造成信号 传递延迟和畸变，这是十分不利的。TAB技术采用矩形截面的 引线，因而电感小，这是它的优点。
（2）传统引线工艺要求键合面积4mil2，而TAB工艺的内引线 键合面积仅为2mil2这样就可以增加I/O密度，适应超级计算机 与微处理器的更新换代。
引线排从窗口伸出，并与载带相连，载带边上有供传输带用 的齿轮孔。
当载带卷转动时，载带依靠齿孔往前运动，使带上的窗口精 确对准带下的芯片。再利用热压模将导线排精确键合到芯片上。 可见TAB技术与一般的压丝引线技术不同。
后者的特点是将一根、一根的引线先后分立的快速的键合到 搭接片上。TAB技术中内引线键合后还要作后道工序，包括电学 测试、通电老化，外引线键合、切下，最后进行封装工艺（。这 些都在载带上完成。
第二章 封装工艺流程
2.4.1 打线键合技术介绍 （1）超声波键合
优点： 键合点尺寸小，回
绕高度低，适合于键合 点间距小、密度高的芯 片连接。
缺点： 所有的连线必须沿
回绕方向排列（这不可 能），因此在连线过程 中要不断改变芯片与封 装基板的位置再进行第2 根引线的键合。从而限 制了打线速度。
第二章 封装工艺流程
氛中（防氧化）加热并使粘贴表面产生摩擦（去除粘贴表 面氧化层）-约425℃时出现金-硅反应液面，液面移动时， 硅逐渐扩散至金中而形成紧密结合。
第二章 封装工艺流程
2.3.1共晶粘贴法 预型片法，此方法适用于较大面积的芯片粘贴。优点是
可以降低芯片粘贴时孔隙平整度不佳而造成的粘贴不完全 的影响。
第二章 封装工艺流程
第二章 封装工艺流程
打线键合的线材与可靠度 （1）合金线材 铝合金线
因纯铝线材太软很少使用。铝合金线标准线材是铝-1% 硅。令你一种是含0.5-1%镁的铝导线。其优点是抗疲劳 性优良，生成金属间化合物的影响小。
金线 纯金线的纯度一般用4个9。为增加机械强度，往往在金
中添加5-10ppm 铍或铜。金线抗氧化性好，常由于超声 波焊接中。
2.4.1 打线键合技术介绍 （2）热压键合
第二章 封装工艺流程
（3）热超声波键合
热超声波键合是热压键合与超声波键合的混合技术。在工 艺过程中，先在金属线末端成球，再使用超声波脉冲进行金 属线与金属接垫之间的接合。
此过程中接合工具不被加热，仅给接合的基板加热(温度维 持在100-150℃)。其目的是抑制键合界面的金属间化合物 （类似于化学键，金属原子的价电子形成键）的成长，和降 低基板高分子材料因高温产生形变。
硅片背面减技术主要有： 磨削、研磨、化学抛光 干式抛光、电化学腐蚀、湿法腐蚀 等离子增强化学腐蚀、常压等离子腐蚀等
减薄厚硅片粘在一个带有金属环或塑料框架的薄膜 （常称为蓝膜）上，送到划片机进行划片。现在划片机都 是自动的，机器上配备激光或金钢石的划片刀具。切割分 部分划片（不划到底，留有残留厚度）和完全分割划片。 对于部分划片，用顶针顶力使芯片完全分离。划片时，边 缘或多或少会存在微裂纹和凹槽这取决于刀具的刃度。这 样会严重影响芯片的碎裂强度。
集成电路封装技术
第二章 封装工艺流程
2.1.1 为什么要学习封装工艺流程
熟悉封装工艺流程是认识封装技术的前提，是进 行封装设计、制造和优化的基础。
芯片封装和芯片制造不在同一工厂完成 它们可能在同一工厂不同的生产区、或不同的地区，甚至
在不同的国家。许多工厂将生产好的芯片送到几千公里以外 的地方去做封装。芯片一般在做成集成电路的硅片上进行测 试。在测试中，先将有缺陷的芯片打上记号（打一个黑色墨 点），然后在自动拾片机上分辨出合格的芯片。
2.3.3 导电胶粘贴法 导电胶是银粉与高分子聚合物（环氧树脂）的混合物。银
粉起导电作用，而环氧树脂起粘接作用。
导电胶有三种配方： （1）各向同性材料，能沿所有方向导电。 （2）导电硅橡胶，能起到使器件与环境隔 绝，防止水、汽对芯片的影响，同时还可 以屏蔽电磁干扰。 （3）各向异性导电聚合物，电流只能在一 个方向流动。在倒装芯片封装中应用较多。 无应力影响。
IC芯片制作完成后其表面均镀有钝化保护层，厚度高于 电路的键合点，因此必须在IC芯片的键合点上或TAB载带的 内引线前端先长成键合凸块才能进行后续的键合，通常TAB 载带技术也据此区分为凸块化载带与凸块化芯片TAB两大类。
地状金属凸块；单层载带可配合铜箔引脚的刻蚀制成凸 块，在双层与三层载带上，因为蚀刻的工艺容易致导带变形， 而使未来键合发生对位错误，因此双层与三层载带较少应用 于凸块载带TAB的键合。
第二章 封装工艺流程
2.1.2 封装工艺流程概况 流程一般可以分成两个部分：在用塑料封装之前的工序
称为前段工序，在成型之后的操作称为后段工序。成型工 序是在净化环境中进行的，由于转移成型操作中机械水压 机和预成型品中的粉尘达到1000级以上（空气中0.3μm 粉尘达1000个/m3以上）。
现在大部分使用的封装材料都是高分子聚合物，即所谓 的塑料封装。上图所示的塑料成型技术有许多种，包括转 移成型技术、喷射成型技术、预成型技术，其中转移成型 技术使用最为普遍。
三种导电胶的特点是：化学接合、具有导电功能。
第二章 封装工艺流程
导电胶贴装工艺
膏状导电胶： 用针筒或注射器将粘贴剂涂布到芯
片焊盘上（不能太靠近芯片表面，否则 会引起银迁移现象），然后用自动拾片 机（机械手）将芯片精确地放置到焊盘 的粘贴剂上，在一定温度下固化处理 （150℃ 1小时或186℃半小时）。 固体薄膜：
（3）TAB技术中使用铜线而不使用铝线，从而改善器件的热 耗散性能。
（4）在芯片最终封装前可进行预测试和通电老化。这样可剔 除坏芯片，不使它流入下一道工序，从而节省了成本，提高了 可靠性。
（5）TAB工艺中引线的键合平面低，使器件薄化。
第二章 封装工艺流程
2.4.2 载带自动键合技术
TAB技术的关键材料
芯片凸点金属材料：一般包括金属Au、Cu、Au/Sn、 Pd/Sn。
第二章 封装工艺流程
2.4.2 载带自动键合技术
TAB的关键技术
芯片凸点制作技术
TAB载带制作技术
载带引线与芯片凸点的内引线焊接和载带外引线 焊接技术
第二章 封装工艺流程
2.4.2 载带自动键合技术
TAB的关键技术--芯片凸点制作技术
将其切割成合适的大小放置于芯片 与基座之间，然后再进行热压接合。采 用固体薄膜导电胶能自动化大规模生产。
导电胶粘贴法的缺点是热稳定性不好，高温下会引 起粘接可靠度下降，因此不适合于高可靠度封装。
第二章 封装工艺流程
玻璃胶粘贴法
与导电胶类似，玻璃胶也属于厚膜导体材料（后 面我们将介绍）。不过起粘接作用的是低温玻璃粉 。它是起导电作用的金属粉（Ag、Ag-Pd、Au、 Cu等）与低温玻璃粉和有机溶剂混合，制成膏状。
板上的金属焊区相连接。 芯片互连常见的方法：
打线键合（WB wire bonding）
倒装芯片键合(FCB flip chip bonding，C4)
载带自动键合（TAB tape automate bonding）
这三种连接技术对于不同的封装形式和集成电 路芯片集成度的限制各有不同的应用范围。
打线键合适用引脚数为3-257；载带自动键合的 适用引脚数为12-600；倒装芯片键合适用的引脚数为 6-16000。可见C4适合于高密度组装。
2.3.2 焊接粘贴法 焊接粘贴法是利用合金反应进行芯片粘贴的方法。优点是
热传导性好。 一般工艺方法
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。然后利用合金焊料将芯片焊接在 焊盘上。焊接工艺应在热氮气或能防止氧化的气氛中进行。
硬质焊料
合金焊料
软质焊料
第二章 封装工艺流程
第二章 封装工艺流程
金凸块制作的传统工艺
金凸块制作的传统工艺: 第一步，对芯片进行清洁处理 第二步，通过真空溅散的方法，在芯片键合的上表面
形成粘着层和阻挡层。粘着层提供IC芯片上的铝键合点与 凸块间良好的键合力与低的接触电阻特性。常用的材料是 Ti、Cr、和Al，这几种金属的与铝和氧化硅的粘着性很好。 扩散阻挡层的作用是阻止芯片上的铝与凸块材料之间的扩 散反应而形成金属间化合物。
第二章 封装工艺流程
2.2 芯片切割