半导体器件与工艺.ppt

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1、第十二章测试、装配与封装哈尔滨工程大学微电子学半导体器件与工艺在制造厂工艺完成时，通过电测试的硅片准备进行单个芯片的装配和封装。这些被称为集成电路制造过程的后道工序。最终装配和封装在集成电路后道工序是两个截然不同过程。每个有它特殊的工艺和工具。在传统工艺中，集成电路最终装配从硅片上分离出每个好的芯片并将芯片粘贴在金属引线框架或管壳上。对于引线框架装配，用细线将芯片表面的金属压点和提供芯片电通路的引线框架内端互连起来。最终装配后，集成电路封装是将芯片封在一个保护管壳内。现在最常用的封装是用塑料包封芯片。这种塑料包封

2、提供环境保护并形成更高级装配连接的管脚。引言引言硅片测试在硅片制造过程中有两种类型的电学测试。称它们为硅片测试是因为它们在硅片（而不是封装的芯片）上进行的。．在线参数测试．硅片拣选测试在线参数测试在完成第一层金属刻蚀（前端工艺的结束）后马上进行，以获得工艺和器件特性的早期信息。硅片拣选测试是IC制造中的一个重要测试阶段，它在硅片制造完成后进行，以确定硅片上的哪些芯片符合产品规格可以送到装配和封装部门。硅片测试硅片测试在线参数测试在线参数测试（也称硅片电学测试-WET）是对硅片上的测试图形结构进行的电学测试。因为它

3、是把直流电压加在器件的物理结构上进行测试，也被看成是一种直流测试．在线参数测试在完成前端工艺（例如，扩散、光刻、注人）后进行得越早越好。典型的测试是在第一层金属被淀积并刻蚀后进行，这就允许接触式探针和特殊测试结构的压点进行电学接触。硅片上的器件没有电源供应和信号电压，而是用一些特殊的参数测试结构替代进行电流、电压和电容的测试，以确定工艺能力。测试之所以重要是因为这是硅片第一次经过一套完整的测试来检验制造过程是否正确。通过／失效数据在工艺条件和器件特性之间建立了紧密的联系。硅片测试硅片测试结构参数测试并不是在单独的

4、硅片器件上，而是在安放在硅片特殊位置的特殊测试结构（也称工艺监控processcontrolmonitors,PCM）中进行的。由于需要很多结构和测试数据，测试结构可以是在整个特殊芯片上的测试样本。对产品硅片来说，面积是额外的费用；因此测试结构通常放在独立芯片之间的划片区（也称划片道监控，SLM）。SLM容身其中的划片道宽度一般有100到150微米，因此SLM是有尺寸限制的。硅片测试图示为一个用方块电阻方法评估第一层金属薄膜厚度的典型PCM结构。在线参数测试测量该结构的连续电阻。接触问题（如不合适的绝缘薄膜厚度）

5、，都会导致该测试结构在电学上不能通过参数测试。由于测试结构和硅片是在相同的工艺条件下同时制作的，它能突出反映硅片管芯上实际存在的接触问题。硅片测试硅片拣选测试在硅片制造的最后，所有硅片上的芯片都要经过硅片拣选测试，也称电学拣选测试。硅片拣选测试的目的是检验硅片上哪些器件工作正常。硅片上每个芯片都要按照DC和AC的产品功能规格进行测试。硅片拣选测试的目标是：1.芯片功能：检验所有芯片功能的操作，确保只有好的芯片被送到装配和封装生产阶段。2.芯片分类：根据工作速度特性（通过在几个电压值和不同时间条件下测试得到）对好的

6、芯片进行分类。3.生产成品率响应：提供重要的生产成品率信息，以评估和改善整体制造工艺的能力。4.测试覆盖率：用最小的成本得到较高的内部器件测试覆盖率。硅片拣选测试是一种功能测试，它通过确保器件能在IC数据手册规定的限制条件下完成所有特定任务来检验器件。理想情况下，功能测试可以包括制造过程中出现的所有问题。硅片测试成品率硅片拣选测试成品率是通过硅片拣选测试的合格芯片所占的百分比。硅片制造的一个重要目标是维持硅片拣选测试的高成品率。低成品率意味着大量子芯片在装配和封装的时候会被废弃。由于已经完成了全部制造工艺，硅片拣

7、选测试可以间接测量制造工艺的整体稳定性和清洁度。硅片拣选测试在一项测试中包含了所有工艺变化。影响硅片拣选测试成品率的制作和设计因素有：．硅片直径的增大．芯片尺寸的增加．工艺步骤的增加．特征尺寸的减小．工艺成熟性．晶体缺陷硅片测试集成电路封装有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。装配和封装芯片的装配和封装，被称为第一级封装。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

8、连接件的系统中。在大多数第二级封装中，使用Sn/Pb焊料将集成电路块焊在印刷电路板上。用焊料将载有芯片的集成电路块粘贴在板上的电路互连，同时使用连接件作为其余产品的电子子系统的接口。然后将已装配好的电路板放入最终产品中。封装层次封装层次最终装配由要求粘贴芯片到集成电路底座上的操作构成。由于制造的大部分成本已经花在芯片上，因此在最终装配过程中成品率是至关重要的。由下面4步构