半導體器件與工藝1

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1、第十二章測試、裝配與封裝哈爾濱工程大學微電子學半導體器件與工藝在制造廠工藝完成時，通過電測試的硅片準備進行單個芯片的裝配和封裝。這些被稱為集成電路制造過程的后道工序。最終裝配和封裝在集成電路后道工序是兩個截然不同過程。每個有它特殊的工藝和工具。在傳統(tǒng)工藝中，集成電路最終裝配從硅片上分離出每個好的芯片并將芯片粘貼在金屬引線框架或管殼上。對于引線框架裝配，用細線將芯片表面的金屬壓點和提供芯片電通路的引線框架內端互連起來。最終裝配后，集成電路封裝是將芯片封在一個保護管殼內?，F在最常用的封裝是用塑料包封芯片。這種塑料包封提供

2、環(huán)境保護并形成更高級裝配連接的管腳。引言引言硅片測試在硅片制造過程中有兩種類型的電學測試。稱它們?yōu)楣杵瑴y試是因為它們在硅片（而不是封裝的芯片）上進行的。．在線參數測試．硅片揀選測試在線參數測試在完成第一層金屬刻蝕（前端工藝的結束）后馬上進行，以獲得工藝和器件特性的早期信息。硅片揀選測試是IC制造中的一個重要測試階段，它在硅片制造完成后進行，以確定硅片上的哪些芯片符合產品規(guī)格可以送到裝配和封裝部門。硅片測試硅片測試在線參數測試在線參數測試（也稱硅片電學測試-WET）是對硅片上的測試圖形結構進行的電學測試。因為它是把直流

3、電壓加在器件的物理結構上進行測試，也被看成是一種直流測試．在線參數測試在完成前端工藝（例如，擴散、光刻、注人）后進行得越早越好。典型的測試是在第一層金屬被淀積并刻蝕后進行，這就允許接觸式探針和特殊測試結構的壓點進行電學接觸。硅片上的器件沒有電源供應和信號電壓，而是用一些特殊的參數測試結構替代進行電流、電壓和電容的測試，以確定工藝能力。測試之所以重要是因為這是硅片第一次經過一套完整的測試來檢驗制造過程是否正確。通過／失效數據在工藝條件和器件特性之間建立了緊密的聯(lián)系。硅片測試硅片測試結構參數測試并不是在單獨的硅片器件上，

4、而是在安放在硅片特殊位置的特殊測試結構（也稱工藝監(jiān)控processcontrolmonitors,PCM）中進行的。由于需要很多結構和測試數據，測試結構可以是在整個特殊芯片上的測試樣本。對產品硅片來說，面積是額外的費用；因此測試結構通常放在獨立芯片之間的劃片區(qū)（也稱劃片道監(jiān)控，SLM）。SLM容身其中的劃片道寬度一般有100到150微米，因此SLM是有尺寸限制的。硅片測試圖示為一個用方塊電阻方法評估第一層金屬薄膜厚度的典型PCM結構。在線參數測試測量該結構的連續(xù)電阻。接觸問題（如不合適的絕緣薄膜厚度），都會導致該測試

5、結構在電學上不能通過參數測試。由于測試結構和硅片是在相同的工藝條件下同時制作的，它能突出反映硅片管芯上實際存在的接觸問題。硅片測試硅片揀選測試在硅片制造的最后，所有硅片上的芯片都要經過硅片揀選測試，也稱電學揀選測試。硅片揀選測試的目的是檢驗硅片上哪些器件工作正常。硅片上每個芯片都要按照DC和AC的產品功能規(guī)格進行測試。硅片揀選測試的目標是：1.芯片功能：檢驗所有芯片功能的操作，確保只有好的芯片被送到裝配和封裝生產階段。2.芯片分類：根據工作速度特性（通過在幾個電壓值和不同時間條件下測試得到）對好的芯片進行分類。3.生

6、產成品率響應：提供重要的生產成品率信息，以評估和改善整體制造工藝的能力。4.測試覆蓋率：用最小的成本得到較高的內部器件測試覆蓋率。硅片揀選測試是一種功能測試，它通過確保器件能在IC數據手冊規(guī)定的限制條件下完成所有特定任務來檢驗器件。理想情況下，功能測試可以包括制造過程中出現的所有問題。硅片測試成品率硅片揀選測試成品率是通過硅片揀選測試的合格芯片所占的百分比。硅片制造的一個重要目標是維持硅片揀選測試的高成品率。低成品率意味著大量子芯片在裝配和封裝的時候會被廢棄。由于已經完成了全部制造工藝，硅片揀選測試可以間接測量制造工

7、藝的整體穩(wěn)定性和清潔度。硅片揀選測試在一項測試中包含了所有工藝變化。影響硅片揀選測試成品率的制作和設計因素有：．硅片直徑的增大．芯片尺寸的增加．工藝步驟的增加．特征尺寸的減?。に嚦墒煨裕w缺陷硅片測試集成電路封裝有4個重要功能：1.保護芯片以免由環(huán)境和傳遞引起損壞。2.為芯片的信號輸入和輸出提供互連。3.芯片的物理支撐。4.散熱。裝配和封裝芯片的裝配和封裝，被稱為第一級封裝。一旦將芯片封裝到一個集成電路塊中，封裝I/O端連接芯片到下一層裝配。第二級封裝是將集成電路塊裝配到具有許多元件和連接件的系統(tǒng)中。在大多數第二

8、級封裝中，使用Sn/Pb焊料將集成電路塊焊在印刷電路板上。用焊料將載有芯片的集成電路塊粘貼在板上的電路互連，同時使用連接件作為其余產品的電子子系統(tǒng)的接口。然后將已裝配好的電路板放入最終產品中。封裝層次封裝層次最終裝配由要求粘貼芯片到集成電路底座上的操作構成。由于制造的大部分成本已經花在芯片上，因此在最終裝配過程中成品率是至關重要的。由下面4步構