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半导体晶圆锯切到芯片封装的过程

昨天 08:11 浏览：149 来源：小萍子

在半导体制造过程中，晶圆经过一系列工艺处理后，会形成排列紧密的方形芯片，这些芯片也被称为“单个晶片”。为了获得独立的芯片，我们需要进行切割操作。然而，刚切割下来的芯片非常脆弱，且无法与外部电路进行电信号交换，因此需要进行封装处理。封装过程包括在芯片外部形成保护壳，并使其能够与外部电路进行连接。

整个封装制程包含五个关键步骤：

晶圆锯切

为了满足封装工艺的需求，我们首先需要仔细研磨晶圆的背面，直至其达到所需的厚度。然后，沿着晶圆上的切割线进行切割，将半导体芯片从晶圆上分离出来。

晶圆切割技术主要有三种：刀片切割、激光切割和等离子切割。刀片切割可能会产生热量和碎屑，对晶圆造成损害；激光切割则具有更高的精度，适用于处理薄晶圆或切割线间距较小的晶圆；等离子切割则利用等离子刻蚀原理，适用于切割线间距非常小的晶圆。

单个晶片附着

将切割下来的单个晶片附着到基底（引线框架）上，这是为了保护半导体芯片，并使其能够与外部电路进行电信号交换。附着过程中，可以使用液体或固体带状粘合剂。

连接

为了实现电信号交换，我们需要将芯片与基底的接触点进行连接。这可以通过两种方法进行：使用细金属线的引线键合和使用球形金块或锡块的倒装芯片键合。引线键合是传统方法，而倒装芯片键合技术则能够加快半导体制造的速度。

成型

完成连接后，我们需要利用成型工艺为芯片外部添加一层保护壳，以保护半导体集成电路免受外部条件（如温度和湿度）的影响。首先制作封装模具，然后将半导体芯片和环氧模塑料放入模具中进行密封。密封后的芯片即为最终形态。

封装测试

最后，对已经具有最终形态的芯片进行缺陷测试。测试设备将设定不同的条件（如电压、温度和湿度）对芯片进行电气、功能和速度测试。这些测试结果有助于发现缺陷、提高产品质量和生产效率。

随着芯片体积的减小和性能要求的提高，封装技术也在不断创新。未来的一些封装技术和方案包括将传统后道工艺中的沉积技术应用于晶圆级封装（WLP）、凸块工艺和重布线层（RDL）技术，以及将前道晶圆制造中的刻蚀和清洁技术应用于封装过程。

其中，晶圆级封装（WLP）是一种先进的封装技术，它直接在晶圆上对芯片进行封装，然后一次性将所有已成型的芯片从晶圆上分离出来。与传统封装相比，WLP具有更低的生产成本。

此外，先进封装技术还可以划分为2D封装、2.5D封装和3D封装。

2D封装主要用于将半导体芯片的信号发送到外部，而扇入型和扇出型封装工艺则根据输入/输出（I/O）计数的不同进行选择。

2.5D封装技术可以将两种或更多类型的芯片放入单个封装中，同时实现信号的横向传送，提升封装的尺寸和性能。

而3D封装技术则可以将芯片垂直排列，实现信号的纵向传送，适用于更小和I/O计数更高的半导体芯片。这些先进封装技术需要依赖硅通孔（TSV）、微型凸块和小间距RDL等核心技术。

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