半导体工艺(九)-封装工艺

来源：三星电子 整理：元朔资本

半导体芯片在出厂之前经过测试以筛选出有缺陷的产品，在晶圆制造和加工完成后进行的“电气芯片分拣(EDS)”工艺。今天我们介绍半导体工艺系列的最后一部分：“封装”工艺，每个芯片都必须通过它才能成为完美的半导体产品。

l  封装：电气连接和保护芯片免受外部环境的影响

通过前面的步骤完成的晶圆被切割成单独的半导体芯片。这些单独切割后的每一个芯片都称为裸芯片(Bare die)。但在这个阶段，芯片无法与外部交换电信号且容易受到外部冲击的损坏。对于要安装在基板或电子设备上的半导体芯片，首先需要相应地进行封装。半导体芯片建立与外界交换信号的通道并保护其免受各种外部因素影响的过程称为“封装”。

封装可以使集成电路更容易与外部电子设备进行连接，并保护电路免受高温、高湿、化学试剂、冲击和振动等因素的影响。

1.      晶圆切割(Wafer cutting)

首先，晶圆需要切割成单独的芯片。一片晶圆包含成百上千个芯片，每个芯片都用划片槽(Scribe line)标记出来。用金刚石锯或激光束沿着这些划片槽切割晶圆。

2.      芯片贴装(Die attach)

▲ 引线框架作为芯片的支撑

切割后的芯片被移动到引线框架或印刷电路板上。引线框架可以保护和支撑芯片，在半导体芯片和外部电路之间传输电信号。

3.引线键合(Wirebonding)

使用细线(如金线或铜线)将放置在基板上的半导体芯片的接触点与基板上的接触点连接起来，以赋予芯片与外部连接能力的过程称为引线键合。

▲ 引线键合与倒装芯片方法的比较

除了传统的引线键合方法外，还有另一种封装方法--倒装(Flip chip)，倒装芯片和基板的电路使用球形凸块(Bump)连接。与引线键合相比，凸块连接具有更低的电阻、可以提高半导体的运行速度并且可以将芯片尺寸缩小。凸块通常由金(Au)或焊料(锡，铅和银的化合物)制成。

4．注塑成型(Molding)

▲ 成型：用化学树脂密封芯片

引线键合步骤完成后，就该进行注塑成型步骤了。成型将芯片封装成所需的形状，并保护半导体集成电路免受热量和湿度等因素的影响。引线键合芯片使用化学树脂密封，由此完成我们所知道的半导体芯片。

l  最终测试：迈向完美半导体芯片的最后一步

▲ 封装好的芯片

封装后需要进行封装测试，以筛选出有缺陷的半导体芯片(四有芯人注：因为封装工艺也可能会造成电气不良，常见的有短路和断路)。该测试也称为最终测试(Final test)，因为它是在成品上进行的。将半导体芯片放置在测试仪(ATE)中，经受各种电压、不同温度和湿度水平的考验，以测试产品的电气特性、功能特性和运行速度。来自测试仪的数据被分析并反馈到制造或封装过程中，进一步提高产品质量。