半導(dǎo)體IC制造流程

1、一、晶圓處理制程   晶圓處理制程之主要工作為在硅晶圓上制作電路與電子組件（如晶體管、電容體、邏輯閘等），為上述各制程中所需技術(shù)最復(fù)雜且資金投入最多的過(guò)程 ，以微處理器（Microprocessor）為例，其所需處理步驟可達(dá)數(shù)百道，而其所需加工機(jī)臺(tái)先進(jìn)且昂貴，動(dòng)輒數(shù)千萬(wàn)一臺(tái)，其所需制造環(huán)境為為一溫度、濕度與 含塵量（Particle）均需控制的無(wú)塵室（Clean-Room），雖然詳細(xì)的處理程序是隨著產(chǎn)品種類(lèi)與所使用的技術(shù)有關(guān)；不過(guò)其基本處理步驟通常是晶圓先經(jīng)過(guò)適 當(dāng)?shù)那逑矗–leaning）之后，接著進(jìn)行氧化（Oxidation）及沈積，最后進(jìn)行微影、蝕刻及離子植入等反復(fù)步

2、驟，以完成晶圓上電路的加工與制作。   二、晶圓針測(cè)制程   經(jīng)過(guò)Wafer Fab之制程后，晶圓上即形成一格格的小格 ，我們稱(chēng)之為晶方或是晶粒（Die），在一般情形下，同一片晶圓上皆制作相同的芯片，但是也有可能在同一片晶圓 上制作不同規(guī)格的產(chǎn)品；這些晶圓必須通過(guò)芯片允收測(cè)試，晶粒將會(huì)一一經(jīng)過(guò)針測(cè)（Probe）儀器以測(cè)試其電氣特性， 而不合格的的晶粒將會(huì)被標(biāo)上記號(hào)（Ink Dot），此程序即 稱(chēng)之為晶圓針測(cè)制程（Wafer Probe）。然后晶圓將依晶粒 為單位分割成一粒粒獨(dú)立的晶粒，接著晶粒將依其電氣特性分類(lèi)（Sort）并分入不同的倉(cāng)（Die Bank

3、），而不合格的晶粒將于下一個(gè)制程中丟棄。   三、IC構(gòu)裝制程   IC構(gòu)裝制程（Packaging）則是利用塑料或陶瓷包裝晶粒與配線以成集成電路（Integrated Circuit；簡(jiǎn)稱(chēng)IC），此制程的目的是為了制造出所生產(chǎn)的電路的保護(hù)層，避免電路受到機(jī)械性刮傷或是高溫破壞。最后整個(gè)集成電路的周?chē)鷷?huì) 向外拉出腳架（Pin），稱(chēng)之為打線，作為與外界電路板連接之用。   四、測(cè)試制程    半導(dǎo)體制造最后一個(gè)制程為測(cè)試，測(cè)試制程可分成初步測(cè)試與最終測(cè)試，其主要目的除了為保證顧客所要的貨無(wú)缺點(diǎn)外，也將依規(guī)格

4、劃分IC的等級(jí)。在 初步測(cè)試階段，包裝后的晶粒將會(huì)被置于各種環(huán)境下測(cè)試其電氣特性，例如消耗功率、速度、電壓容忍度等。測(cè)試后的IC將會(huì)將會(huì)依其電氣特性劃分 等級(jí)而置入不同的Bin中（此過(guò)程稱(chēng)之為Bin Splits），最后因應(yīng)顧客之需求規(guī)格 ，于相對(duì)應(yīng)的Bin中取出部份IC做特殊的測(cè)試及燒機(jī)（Burn-In），此即為最終測(cè)試。最終測(cè)試的成品將被貼上規(guī)格卷標(biāo)（Brand）并加以包裝而后交與顧客。未 通過(guò)的測(cè)試的產(chǎn)品將被降級(jí)（Downgrading）或丟棄。     晶柱成長(zhǎng)制程硅晶柱的長(zhǎng)成，首先需要將純度相當(dāng)高的硅礦放入熔爐中，并加入預(yù)先設(shè)定好的金屬物質(zhì)，使產(chǎn)生出來(lái)的

5、硅晶柱擁有要求的電性特質(zhì)，接著需要將所有物質(zhì)融化后再長(zhǎng)成單晶的硅晶柱，以下將對(duì)所有晶柱長(zhǎng)成制程做介紹。   長(zhǎng)晶主要程序  融化（MeltDown） 此過(guò)程是將置放于石英坩鍋內(nèi)的塊狀復(fù)晶硅加熱制高于攝氏1420度的融化溫度之上，此階段中最重要的參數(shù)為坩鍋的位置與熱量的供應(yīng)，若使用較大的功率來(lái)融化復(fù)晶硅，石英坩鍋的壽命會(huì)降低，反之功率太低則融化的過(guò)程費(fèi)時(shí)太久，影響整體的產(chǎn)能。   頸部成長(zhǎng)（Neck Growth） 當(dāng)硅融漿的溫度穩(wěn)定之后，將<1.0.0>方向的晶種漸漸注入液中，接著將晶種往上拉升，并使直徑縮小到一定（約6mm），維持此直徑并拉

6、長(zhǎng)10-20cm，以消除晶種內(nèi)的排差（dislocation），此種零排差（dislocation-free）的控制主要為將排差局限在頸部的成長(zhǎng)。    晶冠成長(zhǎng)（Crown Growth） 長(zhǎng)完頸部后，慢慢地降低拉速與溫度，使頸部的直徑逐漸增加到所需的大小。    晶體成長(zhǎng)（Body Growth）     利用拉速與溫度變化的調(diào)整來(lái)遲維持固定的晶棒直徑，所以坩鍋必須不斷的上升來(lái)維持固定的液面高度，于是由坩鍋傳到晶棒及液面的輻射熱會(huì)逐漸增加，此輻射熱源將致使固業(yè)界面的溫度梯度逐漸變小，所以在晶棒成長(zhǎng)階段的拉速必須

7、逐漸地降低，以避免晶棒扭曲的現(xiàn)象產(chǎn)生。  尾部成長(zhǎng)（Tail Growth） 當(dāng)晶體成長(zhǎng)到固定（需要）的長(zhǎng)度后，晶棒的直徑必須逐漸地縮小，直到與液面分開(kāi)，此乃避免因熱應(yīng)力造成排差與滑移面現(xiàn)象。  晶柱切片后處理  硅晶柱長(zhǎng)成后，整個(gè)晶圓的制作才到了一半，接下必須將晶柱做裁切與檢測(cè)，裁切掉頭尾的晶棒將會(huì)進(jìn)行外徑研磨、切片等一連串的處理，最后才能成為一片片價(jià)值非凡的晶圓，以下將對(duì)晶柱的后處理制程做介紹。    切片（Slicing）  長(zhǎng)久以來(lái)經(jīng)援切片都是采用內(nèi)徑鋸，其鋸片是一環(huán)狀薄葉片，內(nèi)徑邊緣鑲有鉆石顆粒，晶棒在切片前預(yù)先黏貼一石墨板

8、，不僅有利于切片的夾持，更可以避免在最后切斷階段時(shí)鋸片離開(kāi)晶棒所造的破裂。  切片晶圓的厚度、弓形度（bow）及撓屈度（warp）等特性為制程管制要點(diǎn)。  影響晶圓質(zhì)量的因素除了切割機(jī)臺(tái)本身的穩(wěn)定度與設(shè)計(jì)外，鋸片的張力狀況及鉆石銳利度的保持都有很大的影響。      圓邊（Edge Polishing）  剛切好的晶圓，其邊緣垂直于切割平面為銳利的直角，由于硅單晶硬脆的材料特性，此角極易崩裂，不但影響晶圓強(qiáng)度，更為制程中污染微粒的來(lái)源，且在后續(xù)的半導(dǎo)體制成中，未經(jīng)處理的晶圓邊緣也為影響光組與磊晶層之厚度，固須以計(jì)算機(jī)數(shù)值化機(jī)臺(tái)自動(dòng)修整

9、切片晶圓的邊緣形狀與外徑尺寸。      研磨（Lapping）  研磨的目的在于除去切割或輪磨所造成的鋸痕或表面破壞層，同時(shí)使晶圓表面達(dá)到可進(jìn)行拋光處理的平坦度。     蝕刻（Etching）  晶圓經(jīng)前述加工制程后，表面因加工應(yīng)力而形成一層損傷層（damaged layer），在拋光之前必須以化學(xué)蝕刻的方式予以去除，蝕刻液可分為酸性與堿性?xún)煞N。    去疵（Gettering）  利用噴砂法將晶圓上的瑕疵與缺陷感到下半層，以利往后的IC制程。    拋光（Po

10、lishing）  晶圓的拋光，依制程可區(qū)分為邊緣拋光與表面拋光兩種   邊緣拋光（Edge Polishing） 邊緣拋光的主要目的在于降低微粒（particle）附著于晶圓的可能性，并使晶圓具備較佳的機(jī)械強(qiáng)度，但需要的設(shè)備昂貴且技術(shù)層面較高，除非各戶(hù)要求，否則不進(jìn)行本制程。    表面拋光（Surface Polishing）  表面拋光是晶圓加工處理的最后一道步驟，移除晶圓表面厚度約10-20微米，其目的在改善前述制程中遺留下的微缺陷，并取得局部平坦度的極佳化，以滿(mǎn)足IC制程的要求?；旧媳局瞥虨榛瘜W(xué)機(jī)械的反應(yīng)機(jī)制，由研磨劑中的

11、NaOH , KOH , NH4OH腐蝕晶圓的最表層，由機(jī)械摩擦作用提供腐蝕的動(dòng)力來(lái)源。    晶圓處理制程介紹 基本晶圓處理步驟通常是晶圓先經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)那逑矗–leaning）之后，送到熱爐管（Furnace）內(nèi)，在含氧 的環(huán)境中，以加熱氧化（Oxidation）的方式在晶圓的表面形成一層厚約數(shù)百個(gè)的二氧化硅（SiO2）層，緊接著厚約1000A到2000A的氮化硅（Si3N4）層將以化學(xué)氣相沈積（Chemical Vapor Deposition；CVP）的方式沈積（Deposition）在剛剛長(zhǎng)成的二氧化硅上，然后整個(gè)晶圓將進(jìn)行微影（Lithography）的制

12、程，先在晶圓 上上一層光阻（Photoresist），再將光罩上的圖案移轉(zhuǎn)到光阻上面。接著利用蝕刻（Etching）技術(shù)，將部份未 被光阻保護(hù)的氮化硅層加以除去，留下的就是所需要的線路圖部份。接著以磷為離子源（Ion Source），對(duì)整片晶圓進(jìn)行磷原子的植入（Ion Implantation），然后再把光阻劑去除（Photoresist Scrip）。制程進(jìn)行至此，我們已將構(gòu)成集成電路所需的晶體管及部份的字符線（Word Lines），依光罩所提供的設(shè)計(jì)圖案 ，依次的在晶圓上建立完成，接著進(jìn)行金屬化制程（Metallization），制作金屬導(dǎo)線，以便將各個(gè)晶體管與組件加以連接，而在每一道步

13、驟加工完后都必須進(jìn) 行一些電性、或是物理特性量測(cè)，以檢驗(yàn)加工結(jié)果是否在規(guī)格內(nèi)（Inspection and Measurement）；如此重復(fù)步驟制作第一層、第二層的電路部份，以 在硅晶圓上制造晶體管等其它電子組件；最后所加工完成的產(chǎn)品會(huì)被送到電性測(cè)試區(qū)作電性量測(cè)。 根據(jù)上述制程之需要，F(xiàn)AB廠內(nèi)通?？煞譃樗拇髤^(qū)：  1）黃光  本區(qū)的作用在于利用照相顯微縮小的技術(shù)，定義出每一層次所需要的電 路圖，因?yàn)椴捎酶泄鈩┮灼毓?，得在黃色燈光照明區(qū)域內(nèi)工作，所以叫做黃光區(qū)。 微影成像(雕像術(shù);lithography)決定組件式樣(pattern)尺寸(dimension)以

14、及電路接線(routing)在黃光室內(nèi)完成,對(duì)溫.濕度維持恒定的要求較其它制程高 一個(gè)現(xiàn)代的集成電路（IC）含有百萬(wàn)個(gè)以上的獨(dú)立組件，而其尺寸通常在數(shù)微米，在此種尺寸上，并無(wú)一合適的機(jī)械加工機(jī)器可以使用，取而代之的是微電子中使用紫外光的圖案轉(zhuǎn)換（Patterning），這個(gè)過(guò)程是使用光學(xué)的圖案以及光感應(yīng)膜來(lái)將圖案轉(zhuǎn)上基板，此種過(guò)程稱(chēng)為 光刻微影（photolithography），此一過(guò)程的示意圖說(shuō)明于下圖  光刻微影技主要在光感應(yīng)薄膜，稱(chēng)之為光阻，而光阻必須符合以下五點(diǎn)要求： 1.       

15、0; 光阻與基板面黏著必須良好。 2.         在整個(gè)基板上，光阻厚度必須均勻。 3.         在各個(gè)基板上，光阻厚度必須是可預(yù)知的。 4.         光阻必須是感光的，所以才能做圖案轉(zhuǎn)換。 5.         光阻必須不受基板蝕刻溶液的侵蝕。  

16、;在光刻微影過(guò)程，首先為光阻涂布，先將適量光阻滴上基板中心，而基板是置于光阻涂布機(jī) 的真空吸盤(pán)上，轉(zhuǎn)盤(pán)以每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)之轉(zhuǎn)速，旋轉(zhuǎn) 30-60 秒，使光阻均勻涂布在基板上，轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)時(shí)間，依所需光阻厚度而定。     曝照于紫外光中，會(huì)使得光阻的溶解率改變。紫外光通過(guò)光罩照射于光阻上，而在光照及陰 影處產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的圖形，而受光照射的地方，光阻的溶解率產(chǎn)生變化，稱(chēng)之為光化學(xué)反應(yīng)， 而陰影處的率沒(méi)有變化，這整個(gè)過(guò)稱(chēng)之為曝光（exposure）。在曝光之后，利用顯影劑來(lái)清洗基板 ，將光阻高溶解率部份去除，這個(gè)步驟，稱(chēng)之為顯影（Development），而光阻去除

17、的部份依不 同型態(tài)的光阻而有不同，去除部份可以是被光照射部份或是陰影部份，如果曝光增加光阻的 溶解率，則此類(lèi)光阻為正光阻，如果曝光降低光阻的溶解率，則稱(chēng)此類(lèi)光阻為負(fù)光阻。在顯影后，以蝕刻液來(lái)蝕刻含在有圖案（pattern）光阻的基板蝕刻液去除未受光阻保護(hù)的基板部份 ，而受光阻保護(hù)部份，則未受蝕刻。最后，光阻被去除，而基板上則保有被制的圖案。 黃光制程:1.上光阻2.軟烤(預(yù)烤): 90 100度C 30 min <使光阻揮發(fā)變硬一點(diǎn)o3.曝光顯像4.硬烤: 200度C 30 min <把剩下的揮發(fā)氣體完全揮發(fā)使其更抗腐蝕,但不可烤太久因?yàn)樽詈笠压庾枞サ鬿相關(guān)儀器材料:1

18、.光阻(photoresist) 2.光罩(mask) 3.對(duì)準(zhǔn)機(jī)(mask aligner)4.曝光光源(exposure source) 5.顯像溶液(develope solution) 6.烤箱(heating oven)光阻:  1.正光阻:曝光區(qū)域去除  2.負(fù)光阻:曝光區(qū)域留下 曝光光源:1.可見(jiàn)光 4000 7000 埃2.紫外線 < 4000 埃 (深紫外線 0.25um 最多到0.18um , 找不到合適的光阻及   散熱問(wèn)題,但解析很好,可整片曝光。3. X光 10 埃 (可整片曝光)4.電子束視電子能量而定 (速度

19、慢 (直接寫(xiě)入)波粒雙重性質(zhì)量愈大波愈小 解   析度和入波長(zhǎng)有關(guān)電子 9.1*10的負(fù)27 kg 就會(huì)有波的性質(zhì) 曝光方式: 1.直接接觸式(contact): 分辨率高.光罩壽命短2.微間距式(proximity): 分辨率低.光罩壽命長(zhǎng)( 20 50 um )3.投射式(projection): 分辨率高.鏡片組復(fù)雜 , 步進(jìn)式曝光.速度慢 NA:Numerical Aperture (NA:n sin a)DOF:Depth of Focus 景深 (NA愈大,W分辨率愈小)分辨率 W=0.6 入/NA , 聚焦深度 DOF= +-入/2(NA)2次方角度愈大,聚焦

20、深度愈窄 , 聚焦深度愈深愈好光阻主要組成:1.矩陣物質(zhì)(Matrix Material;Resin) : 決定光阻之機(jī)械特性即,光阻抵抗蝕刻的能  力由此物質(zhì)決定2.感光物質(zhì) : 決定對(duì)光的靈敏度是否成像3.溶劑 : 使光阻保持液態(tài)具揮發(fā)性光阻之相關(guān)參數(shù):1.精確重現(xiàn)圖樣 2.抗腐蝕性良好3.光學(xué)特性:包括分辨率光敏度及折射率4.制程安全相關(guān)特性負(fù)光阻優(yōu)點(diǎn) : 1.較佳的黏著特性 2.曝光時(shí)間短生產(chǎn)快3.較不受顯像液之稀釋程度及環(huán)境溫度影響4.價(jià)格較便宜 2）蝕刻蝕刻制程是將電路布局移轉(zhuǎn)到芯片上之關(guān)鍵步驟，包括蝕刻及蝕刻后清洗兩部份，本所現(xiàn)階段以多層導(dǎo)線所需之蝕刻及清洗技

21、術(shù)為重點(diǎn)。蝕刻技術(shù)開(kāi)發(fā)已完成符合0.15微米世代制程規(guī)格之0.2微米接觸窗蝕刻技術(shù)以及符合0.18微米世代制程規(guī)格（線寬/間距=0.22微米/0.23微米）之鋁導(dǎo)線蝕刻技術(shù)；同時(shí)完成光阻硬化技術(shù)，可提高光阻抗蝕刻性10%20%；目前之技術(shù)重點(diǎn)在于雙嵌入結(jié)構(gòu)蝕刻技術(shù)及低介電常數(shù)材料蝕刻技術(shù)，以搭配銅導(dǎo)線制程達(dá)成低電阻、低電容之目標(biāo)。蝕刻后清洗技術(shù)開(kāi)發(fā)已建立基本之氧化層及金屬層蝕刻后清洗能力，目前之技術(shù)重點(diǎn)在雙嵌入結(jié)構(gòu)蝕刻后清洗技術(shù)，銅導(dǎo)線兼容之光阻去除技術(shù)、低介電常數(shù)材料兼容之光阻去除技術(shù)、銅污染去除技術(shù)等。經(jīng)過(guò)黃光定義出我們所需要的電路圖，把不要的部份去除掉，此去除的 步驟就稱(chēng)之為蝕刻，因?yàn)樗?/p>

22、好像雕刻，一刀一刀的削去不必要不必要的木屑，完成作品，期間又利用酸液來(lái)腐蝕的，所以叫做蝕刻區(qū)。濕式蝕刻: 酸堿溶液(化學(xué)方式) 選擇性高等向蝕刻1. Through-put 高2. 設(shè)備價(jià)格低3. 溶液更新頻率<=>成本4. 溶液本身的污染 優(yōu)點(diǎn)1.(through-put)高2.設(shè)備價(jià)格低3.溶液更新頻率<->成本4.溶液本身的污染 干式蝕刻: 電漿蝕刻(Plasma Etching),活性離子蝕刻(R I E)(物理方式) 選擇性低非等向蝕刻撞擊損傷(damages)à負(fù)面影響:晶格排列因撞擊而偏移 撞擊 -> 能量傳遞

23、 -> 活化能降低 -> 反應(yīng)加速蝕刻考慮因素:1. 選擇性(Selectivity)  3. 蝕刻速率(Etching Rate)2. 等向性(Isotropy)            4. 芯片損傷(Damags)3）擴(kuò)散本區(qū)的制造過(guò)程都在高溫中進(jìn)行，又稱(chēng)為高溫區(qū)，利用高溫給予物 質(zhì)能量而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，因?yàn)楸緟^(qū)的機(jī)臺(tái)大都為一根根的爐管，所以也有人稱(chēng)為爐管區(qū)，每一根爐管都有不同的作用。 氧 化影響熱氧化速率的因素:1.反應(yīng)氣體成分2.溫度3.晶向4.芯片攙

24、雜濃度     SiO2良好的絕緣特性導(dǎo)至硅半導(dǎo)體及MOS結(jié)構(gòu)能夠盛行的主要原因.第一個(gè)做出的是Ge半導(dǎo)體Ge(鍺)無(wú)良好的氧化物所以分展硅o化合物半導(dǎo)體GaAS Inp常用在光電因會(huì)發(fā)光，n和p的濃度提高空乏區(qū)寬度變窄,因?yàn)榧夹g(shù)愈來(lái)愈小由0.35到0.07要空乏區(qū)不碰到才行,所以要提高濃度o倍率高:TEM 穿透式 電子顯微鏡SEM 掃瞄式 電子顯微鏡 熱(高溫)氧化:(Thermal oxidation)1.干氧: O2+si 一> sio22.濕氧: H2O + Si 一>sio2 + 2H2 成長(zhǎng)速率:CVD Sio

25、2 >Wet Sio2 > DRY Sio2品質(zhì)CVD Sio2 < Wet SIO2 < Dry Sio2CVD Sio2:今屬間介電層Wet Sio2:場(chǎng)氧化層Dry Sio2:閘極氧化層  熱氧化層             <=>       CVD 氧化層高溫 900度       &

26、#160;              低溫 700800 以下結(jié)構(gòu)致密 HF去吃很慢                結(jié)構(gòu)松散 HF去吃很快高絕緣強(qiáng)度              &#

27、160;           低絕緣強(qiáng)度 4）薄膜     薄膜技術(shù)旨在開(kāi)發(fā)應(yīng)用于0.18微米以下，ULSI制程所需之成膜沈積技術(shù)，涵蓋金屬導(dǎo)線技術(shù)、介電層技術(shù)以及平坦化技術(shù)等三項(xiàng)子技術(shù)。以金屬導(dǎo)線技術(shù)而言，以銅導(dǎo)線沈積技術(shù)研發(fā)為主，依據(jù)半導(dǎo)體制程發(fā)展趨勢(shì)將開(kāi)發(fā)高電漿密度物理性金屬沈積技術(shù)、電化學(xué)沈積技術(shù)以及化學(xué)氣相沈積技術(shù)。以介電層技術(shù)而言，主要分為先進(jìn)介電值沈積技術(shù)及低介電常數(shù)薄膜成膜技術(shù)，先進(jìn)介電質(zhì)沈積技術(shù)為開(kāi)發(fā)高密度電漿化學(xué)氣相沈積，介電質(zhì)抗反射層

28、氟摻雜玻璃蝕刻阻擋層等應(yīng)用于0.18微米之介電層沈積技術(shù)；而低介電常數(shù)膜主要應(yīng)用于高速組件傳遞延遲、功率消耗及干擾，本計(jì)劃將針對(duì)此新材料之成膜應(yīng)用加以研究。平坦化技術(shù)主要開(kāi)發(fā)化學(xué)機(jī)械研磨相關(guān)技術(shù)，針對(duì)金屬及介電質(zhì)進(jìn)行研磨及研磨后清潔技術(shù)之研發(fā)，并針對(duì)研磨終點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)平坦化模擬、研磨后腐蝕及氧化之防治進(jìn)行研究。本區(qū)機(jī)器操作時(shí)，機(jī)器中都需要抽成真空，所以又稱(chēng)之為真空區(qū)，真空區(qū)的機(jī)器多用來(lái)作沈積暨離子植入，也就是在Wafer上覆蓋一層薄薄的薄膜，所以稱(chēng)之為薄膜區(qū)。在真空區(qū)中有一站稱(chēng)為晶圓允收區(qū)，可接受芯片的測(cè)試，針對(duì)我們所制造的芯片，其過(guò)程是否有缺陷，電性的流 通上是否有問(wèn)題，由工程師根據(jù)其經(jīng)驗(yàn)與電

29、子學(xué)上知識(shí)做一全程的檢測(cè)，由某一電性量測(cè)值的變異判斷某一道相關(guān)制程是否發(fā)生任何異常。此 檢測(cè)不同于測(cè)試區(qū)（Wafer Probe）的檢測(cè)，前者是細(xì)部的電子特性測(cè)試 與物理特性測(cè)試，后者所做的測(cè)試是針對(duì)產(chǎn)品的電性功能作檢測(cè)。 晶圓針測(cè)制程介紹晶圓針測(cè)（Chip Probing；CP）之目的在于針對(duì)芯片作電性功能上的 測(cè)試（Test），使 IC 在進(jìn)入構(gòu)裝前先行過(guò)濾出電性功能不良的芯片，以避免對(duì)不良品增加制造成本。  半導(dǎo)體制程中，針測(cè)制程只要換上不同的測(cè)試配件，便可與測(cè)試制程共享相同的測(cè)試機(jī)臺(tái)（Tester）。所以一般測(cè)試廠為提高測(cè)試機(jī)臺(tái)的使用率，除了 提供最終測(cè)試的服務(wù)亦接

30、受芯片測(cè)試的訂單。以下將此針測(cè)制程作一描述。  上圖為晶圓針測(cè)之流程圖，其流程包括下面幾道作業(yè)：   （1）晶圓針測(cè)并作產(chǎn)品分類(lèi)（Sorting）  晶圓針測(cè)的主要目的是測(cè)試晶圓中每一顆晶粒的電氣特性，線路的 連接，檢查其是否為不良品，若為不良品，則點(diǎn)上一點(diǎn)紅墨水，作為識(shí)別之用。除此之外，另一個(gè)目的是測(cè)試產(chǎn)品的良率，依良率的高低來(lái)判斷晶圓制造的過(guò)程是否有誤。良品率高時(shí)表示晶圓制造過(guò)程一切正常， 若良品率過(guò)低，表示在晶圓制造的過(guò)程中，有某些步驟出現(xiàn)問(wèn)題，必須盡快通知工程師檢查。  （2）雷射修補(bǔ)（Laser Repairing） 雷射修補(bǔ)的目的是

31、修補(bǔ)那些尚可被修復(fù)的不良品（有設(shè)計(jì)備份電路 在其中者），提高產(chǎn)品的良品率。當(dāng)晶圓針測(cè)完成后，擁有備份電路的產(chǎn)品會(huì)與其在晶圓針測(cè)時(shí)所產(chǎn)生的測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)一同送往雷射修補(bǔ)機(jī)中 ，這些數(shù)據(jù)包括不良品的位置，線路的配置等。雷射修補(bǔ)機(jī)的控制計(jì)算機(jī)可依這些數(shù)據(jù)，嘗試將晶圓中的不良品修復(fù)。   （3）加溫烘烤（Baking） 加溫烘烤是針測(cè)流程中的最后一項(xiàng)作業(yè)，加溫烘烤的目的有二： （一）將點(diǎn)在晶粒上的紅墨水烤干。  （二）清理晶圓表面。經(jīng)過(guò)加溫烘烤的產(chǎn)品，只要有需求便可以出貨。 【半導(dǎo)體構(gòu)裝制程】    隨著IC產(chǎn)品需求量的日益提升，推動(dòng)了電子構(gòu)裝

32、產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。而電子制造技術(shù)的不斷發(fā)展演進(jìn)，在IC芯片輕、薄、短、小、高功能的要求下 ，亦使得構(gòu)裝技術(shù)不斷推陳出新，以符合電子產(chǎn)品之需要并進(jìn)而充分發(fā)揮其功能。構(gòu)裝之目的主要有下列四種：    （1）電力傳送  （2）訊號(hào)輸送  （3）熱的去除  （4）電路保護(hù)   所有電子產(chǎn)品皆以電為能源，然而電力之傳送必須經(jīng)過(guò)線路之連接方可達(dá)成，IC構(gòu)裝即可達(dá)到此一功能。而線路連接之后，各電子組件間的訊號(hào)傳遞自然可經(jīng)由這些電路加以輸送。電子構(gòu)裝的另一功能則是藉由構(gòu)裝材料之導(dǎo)熱功能將電子于線路間傳遞產(chǎn)生之熱量去除，以避免IC芯片因過(guò)熱而毀

33、損。最 后，IC構(gòu)裝除對(duì)易碎的芯片提供了足夠的機(jī)械強(qiáng)度及適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)，亦避免了精細(xì)的集成電路受到污染的可能性。IC構(gòu)裝除能提供上述之主要功能之外，額外 亦使IC產(chǎn)品具有優(yōu)雅美觀的外表并為使用者提供了安全的使用及簡(jiǎn)便的操作環(huán)境。    IC構(gòu)裝依使用材料可分為陶瓷（ceramic）及塑料（plastic）兩種，而目前商業(yè)應(yīng)用上則以塑料構(gòu)裝為主。以塑料構(gòu)裝中打線接合為例，其步驟依序?yàn)樾酒懈睿╠ie saw）、黏晶（die mount / die bond）、焊線（wire bond）、封膠（mold）、剪切/成形（trim / form）、印字（mark）、電鍍（pl

34、ating）及檢驗(yàn)（inspection）等。以下依序?qū)?gòu)裝制程之各個(gè)步驟做一說(shuō)明：    芯片切割（Die Saw）  芯片切割之目的為將前制程加工完成之晶圓上一顆顆之 晶粒（die）切割分離。欲進(jìn)行芯片切割，首先必須進(jìn)行 晶圓黏片，而后再送至芯片切割機(jī)上進(jìn)行切割。切割完后之晶粒井然有序排列于膠帶上，而框架的支撐避免了 膠帶的皺折與晶粒之相互碰撞。     黏晶（Die Dond）  黏晶之目的乃將一顆顆之晶粒置于導(dǎo)線架上并以銀膠（epoxy）黏著固定。黏晶完成后之導(dǎo)線架則經(jīng)由傳輸設(shè) 備送至彈匣（magazine

35、）內(nèi)，以送至下一制程進(jìn)行焊線。     焊線（Wire Bond）  焊線乃是將晶粒上的接點(diǎn)以極細(xì)的金線（1850m） 連接到導(dǎo)線架之內(nèi)引腳，進(jìn)而藉此將IC晶粒之電路訊號(hào)傳輸至外界。     封膠（Mold）  封膠之主要目的為防止?jié)駳庥赏獠壳秩?、以機(jī)械方式支 持導(dǎo)線、內(nèi)部產(chǎn)生熱量之去除及提供能夠手持之形體。其過(guò)程為將導(dǎo)線架置于框架上并預(yù)熱，再將框架置于壓模機(jī)上的構(gòu)裝模上，再以樹(shù)脂充填并待硬化。     剪切/成形（Trim /Form）  剪切

36、之目的為將導(dǎo)線架上構(gòu)裝完成之晶粒獨(dú)立分開(kāi)，并 把不需要的連接用材料及部份凸出之樹(shù)脂切除（dejunk）。成形之目的則是將外引腳壓成各種預(yù)先設(shè)計(jì)好之形狀 ，以便于裝置于電路版上使用。剪切與成形主要由一部沖壓機(jī)配上多套不同制程之模具，加上進(jìn)料及出料機(jī)構(gòu) 所組成。     印字（Mark）  印字乃將字體印于構(gòu)裝完的膠體之上，其目的在于注明商品之規(guī)格及制造者等信息。     檢驗(yàn)（Inspection）  芯片切割之目的為將前制程加工完成之晶圓上一顆顆之 檢驗(yàn)之目的為確定構(gòu)裝完成之產(chǎn)品是否合于使用。其

37、中項(xiàng)目包括諸如：外引腳之平整性、共面度、腳距、印字 是否清晰及膠體是否有損傷等的外觀檢驗(yàn)。    電子構(gòu)裝制造技術(shù)IC芯片必須依照設(shè)計(jì)與外界之電路連接，才可正常發(fā)揮應(yīng)有之功能。用于封裝之材料主要可分為塑料（plastic）及陶瓷（ceramic）兩種。其中塑料構(gòu)裝因成本低廉，適合大量生產(chǎn)且能夠滿(mǎn)足表面黏著技術(shù)之需求，目前以成為最主要的IC封裝方式。而陶瓷構(gòu)裝之發(fā)展已有三十多年歷史，亦為早期主要之構(gòu)裝方式。由于陶瓷構(gòu)裝成本高，組裝不易自動(dòng)化，且在塑料構(gòu)裝質(zhì)量及技術(shù)不斷提升之情形下，大部份業(yè)者皆已盡量避免使用陶瓷構(gòu)裝。然而，陶瓷構(gòu)裝具有塑料構(gòu)裝無(wú)法比擬之極佳散熱能力、

38、可靠度及氣密性，并可提供高輸出/入接腳數(shù)，因此要求高功率及高可靠度之產(chǎn)品，如CPU、航天、軍事等產(chǎn)品仍有使用陶瓷構(gòu)裝之必要性。目前用于構(gòu)裝之技術(shù)，大概有以下數(shù)種。分別為打線接合、卷帶式自動(dòng)接合、覆晶接合等技術(shù)，分述如下：   打線接合（Wire Bonding）   打線接合是最早亦為目前應(yīng)用最廣的技術(shù)，此技術(shù)首 先將芯片固定于導(dǎo)線架上，再以細(xì)金屬線將芯片上的電路和導(dǎo)線架上的引腳相連接。而隨著近年來(lái)其它技術(shù)的興起，打線接合技術(shù)正受到挑戰(zhàn)，其市場(chǎng)占有比 例亦正逐漸減少當(dāng)中。但由于打線接合技術(shù)之簡(jiǎn)易性及便捷性，加上長(zhǎng)久以來(lái)與之相配合之機(jī)具、設(shè)備及 相關(guān)技術(shù)皆以十分成熟

39、，因此短期內(nèi)打線接合技術(shù)似乎仍不大容易為其它技術(shù)所淘汰。   卷帶式自動(dòng)接合（Tape Automated Bonding, TAB）  卷帶式自動(dòng)接合技術(shù)首先于1960年代由 通用電子（GE）提出。卷帶式自動(dòng)接合制程，即是將芯片與在高分子卷帶上的 金屬電路相連接。而高分子卷帶之材料 則以polyimide為主，卷帶上之金屬層則以銅箔使用最多。卷帶式自動(dòng)接合具有 厚度薄、接腳間距小且能提供高輸出/入接腳數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，十分適用于需要重量輕 、體積小之IC產(chǎn)品上。  覆晶接合（Flip Chip）  覆晶式接合為IBM于1960年代中首 先開(kāi)發(fā)而成。其

40、技術(shù)乃于晶粒之金 屬墊上生成焊料凸塊，而于基版上生成與晶粒焊料凸塊相對(duì)應(yīng)之接點(diǎn) ，接著將翻轉(zhuǎn)之晶粒對(duì)準(zhǔn)基版上之 接點(diǎn)將所有點(diǎn)接合。覆晶接合具有最短連接長(zhǎng)度、最佳電器特性、最高輸出/入接點(diǎn)密度，且能縮小IC尺寸，增加單位晶圓產(chǎn)能，已被看好為未來(lái)極 具潛力之構(gòu)裝方式。  【半導(dǎo)體測(cè)試制程】半導(dǎo)體產(chǎn)品的附加價(jià)值高、制造成本高，且產(chǎn)品的性能對(duì)于日后其用于最終電子商品的功能有關(guān)鍵性的影響。因此，在半導(dǎo)體的生產(chǎn)過(guò)程中的每 個(gè)階段，對(duì)于所生產(chǎn)的半導(dǎo)體IC產(chǎn)品，都有著層層的測(cè)試及檢驗(yàn)來(lái)為產(chǎn)品的質(zhì)量作把關(guān)。然而一般所指的半導(dǎo)體測(cè)試則是指晶圓制造與IC封裝之后，以檢測(cè)晶圓及封裝后IC的電信功能與外觀而存

41、在的測(cè)試制程。 以下即針對(duì)半導(dǎo)體測(cè)試制程中之各項(xiàng)制程技術(shù)進(jìn)行介紹。  半導(dǎo)體測(cè)試制程介紹  測(cè)試制程乃是于IC構(gòu)裝后測(cè)試構(gòu)裝完成的產(chǎn)品之電性功能以保證出廠IC 功能上的完整性，并對(duì)已測(cè)試的產(chǎn)品依其電性功能作分類(lèi)（即分Bin），作為 IC不同等級(jí)產(chǎn)品的評(píng)價(jià)依據(jù)；最后并對(duì)產(chǎn)品作外觀檢驗(yàn)（Inspect）作業(yè)。  電性功能測(cè)試乃針對(duì)產(chǎn)品之各種電性參數(shù)進(jìn)行測(cè)試以確定產(chǎn)品能正常運(yùn)作，用于測(cè)試之機(jī)臺(tái)將根據(jù)產(chǎn)品不同之測(cè)試項(xiàng)目而加載不同之測(cè)試程序；而 外觀檢驗(yàn)之項(xiàng)目繁多，且視不同之構(gòu)裝型態(tài)而有所不同，包含了引腳之各項(xiàng)性質(zhì)、印字（mark）之清晰度及膠體（mold）是否損

42、傷等項(xiàng)目。而隨表面黏著技術(shù)的發(fā)展，為確保構(gòu)裝成品與基版間的準(zhǔn)確定位及完整密合，構(gòu)裝成品接腳之諸項(xiàng)性質(zhì)之檢驗(yàn)由是重要。以下將對(duì)測(cè)試流程做一介紹 上圖為半導(dǎo)體產(chǎn)品測(cè)試之流程圖，其流程包括下面幾道作業(yè)：   1.上線備料   上線備料的用意是將預(yù)備要上線測(cè)試的待測(cè)品，從上游廠商送來(lái)的 包箱內(nèi)拆封，并一顆顆的放在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)容器（幾十顆放一盤(pán)，每一盤(pán)可以放的數(shù)量及其容器規(guī)格，依待測(cè)品的外形而有不同）內(nèi)，以利在上測(cè) 試機(jī)臺(tái)（Tester）時(shí)，待測(cè)品在分類(lèi)機(jī)（Handler）內(nèi)可以將待測(cè)品定位，而使其內(nèi)的自動(dòng)化機(jī)械機(jī)構(gòu)可以自動(dòng)的上下料。  2.測(cè)試機(jī)臺(tái)測(cè)試（F

43、T1、FT2、FT3）  待測(cè)品在入庫(kù)后，經(jīng)過(guò)入庫(kù)檢驗(yàn)及上線備料后，再來(lái)就是上測(cè)試機(jī) 臺(tái)去測(cè)試；如前述，測(cè)試機(jī)臺(tái)依測(cè)試產(chǎn)品的電性功能種類(lèi)可以分為邏輯 IC測(cè)試機(jī)、內(nèi)存IC測(cè)試機(jī)及混合式IC（即同時(shí)包含邏輯線路及模擬線 路）測(cè)試機(jī)三種，測(cè)試機(jī)的主要功能在于發(fā)出待測(cè)品所需的電性訊號(hào)并接受待測(cè)品因此訊號(hào)后所響應(yīng)的電性訊號(hào)并作出產(chǎn)品電性測(cè)試結(jié)果的判 斷，當(dāng)然這些在測(cè)試機(jī)臺(tái)內(nèi)的控制細(xì)節(jié)，均是由針對(duì)此一待測(cè)品所寫(xiě)之測(cè)試程序（Test Program）來(lái)控制。   即使是同一類(lèi)的測(cè)試機(jī)，因每種待測(cè) 品其產(chǎn)品的電性特性及測(cè)試機(jī)臺(tái)測(cè)試能力限制而有所不同。一般來(lái)說(shuō)，待測(cè)品在一 家測(cè)試廠中，會(huì)有

44、許多適合此種產(chǎn)品電性特性的測(cè)試機(jī)臺(tái)可供其選擇；除了測(cè)試機(jī) 臺(tái)外，待測(cè)品要完成電性測(cè)試還需要一些測(cè)試配件：  1）分類(lèi)機(jī)（Handler） 承載待測(cè)品進(jìn)行測(cè)試的自動(dòng)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，其內(nèi)有機(jī)械機(jī)構(gòu)將 待測(cè)品一顆顆從標(biāo)準(zhǔn)容器內(nèi)自動(dòng)的送到測(cè)試機(jī)臺(tái)的測(cè)試頭（Test Head）上接受測(cè)試，測(cè)試的結(jié)果會(huì)從測(cè)試機(jī)臺(tái)內(nèi)傳到分類(lèi)機(jī)內(nèi)， 分類(lèi)機(jī)會(huì)依其每顆待測(cè)品的電性測(cè)試結(jié)果來(lái)作分類(lèi)（此即產(chǎn)品分 Bin）的過(guò)程；此外分類(lèi)機(jī)內(nèi)有升溫裝置，以提供待測(cè)品在測(cè)試 時(shí)所需測(cè)試溫度的測(cè)試環(huán)境，而分類(lèi)機(jī)的降溫則一般是靠氮?dú)?，以達(dá)到快速降溫的目的。不同的Handler、測(cè)試機(jī)臺(tái)及待測(cè)品的搭配下，其測(cè)試效果 會(huì)有所同，因此對(duì)測(cè)

45、試產(chǎn)品而言，對(duì)可適用的Handler與Tester就會(huì)有喜好的選擇現(xiàn)象存在。測(cè)試機(jī)臺(tái)一般會(huì)有很多個(gè)測(cè)試頭（Test Head），個(gè)數(shù)視測(cè)試機(jī)臺(tái)的機(jī)型規(guī)格而定，而每個(gè)測(cè)試頭同時(shí)可以上一部分類(lèi)機(jī)或針測(cè)機(jī)， 因此一部測(cè)試機(jī)臺(tái)可以同時(shí)的與多臺(tái)的分類(lèi)機(jī)及針測(cè)機(jī)相連，而依連接的方式又可分為平行 處理，及乒乓處理，前者指的是在同一測(cè)試機(jī)臺(tái)上多臺(tái)分類(lèi)機(jī)以相同的測(cè)試程試測(cè)試同一批 待測(cè)品，而后者是在同一測(cè)試機(jī)臺(tái)上多臺(tái)分類(lèi)機(jī)以不同的測(cè)試程序同時(shí)進(jìn)行不同批待測(cè)品的 測(cè)試。   2）測(cè)試程序（Test Program） 每批待測(cè)產(chǎn)品都有在每個(gè)不同的測(cè)試階段（FT1、FT2、FT3） ，如果要上測(cè)試

46、機(jī)臺(tái)測(cè)試，都需要不同的測(cè)試程序，不同品牌的測(cè)試機(jī)臺(tái)，其測(cè)試程序的語(yǔ)法并不相同，因此即使此測(cè)試機(jī)臺(tái)有 能力測(cè)試某待測(cè)品，但卻缺少測(cè)試程序，還是沒(méi)有用；一般而言，因?yàn)闇y(cè)試程序的內(nèi)容與待測(cè)品的電性特性息息相關(guān)，所以大多 是客戶(hù)提供的。   3）測(cè)試機(jī)臺(tái)接口 這是一個(gè)要將待測(cè)品 接腳上的訊號(hào)連接上測(cè)試 機(jī)臺(tái)的測(cè)試頭上的訊號(hào)傳送接點(diǎn)的一個(gè)轉(zhuǎn)換接口， 此轉(zhuǎn)換接口，依待測(cè)品的 電性特性及外形接腳數(shù)的不同而有很多種類(lèi)，如：Hi-Fix（內(nèi)存類(lèi)產(chǎn)品）、Fixture Board（邏輯類(lèi)產(chǎn)品）、Load Board（邏輯類(lèi)產(chǎn) 品）、Adopt Board + DUT Board（邏輯類(lèi)產(chǎn)品）、Socket（接腳器 ，依待測(cè)品其接腳的分布位置及腳數(shù)而有所不同）。   每批待測(cè)品在測(cè)試機(jī)臺(tái)的測(cè)試次數(shù)并不相同，這完全要看