論 年 來 路 路 量 更 力 Wafer fabrication 金 IC design Wafer manufacture Photo mask 更 Back-end processes IC Packaging Testing Assembly Lead-frame manufacture 連 Connector manufacture 路 Board manufacture 了 IC IC design Wafer manufacture CRYSTAL GROWTH 煉 Silica Silicate 金 爐 煉 金 金 度 23-1
第二十三章 半導體製造概論 可達 99.9999 99999 % 但是結晶方式還是很雜亂 又稱為多晶 矽 必須重排成單晶結構才可 因此再將電子級矽置入坩堝內加溫 融化 其係先將溫度降低至一設定點 再以一塊單晶矽為 晶種 置入坩堝內 讓融化的矽沾附在晶種上 再將晶種以邊拉邊旋轉 方式抽離坩堝 而沾附在晶種上的矽亦隨之冷凝 形成與晶種相同 排列的結晶 隨著晶種的旋轉上升 沾附的矽愈多 並且被拉引成 表面粗糙的圓柱狀結晶棒 其中 拉引及旋轉的速度愈慢 則沾附 的矽結晶時間愈久 結晶棒的直徑愈大 反之則愈小 右圖 摘自中德公司目錄 為中德電子材料公司製作的晶棒 長度達一公尺 重量超過一百公斤 二 切片 SLICING 從坩堝中拉出的晶柱 表面並不平整 必須經過工業級鑽石磨具的加工 磨成平滑的圓柱 並切除頭尾兩端錐狀段 形成標準的圓柱 被切除或磨削的部份則回收重新冶煉 接著再以 高硬度鋸片或線鋸將圓柱切成片狀的晶圓 Wafer 摘自中德公司目錄 三 邊緣研磨 EDGE GRINDING 將片狀晶圓的圓周邊緣以磨具研磨成光滑的圓弧形 如此可 1 防止邊緣崩裂 2 防 止在後續的製程中產生熱應力集中 3 增加未來製程中鋪設光阻層或磊晶層的平坦度 四 研磨 LAPPING 與蝕刻 ETCHING 由於受過機械的切削 晶圚表面粗糙 凹凸不平 及沾附切屑或污漬 因此 先以化學溶 液 HF/HNO3 蝕刻 Etching 去除部份切削痕跡 再經去離子純水沖洗吹乾後 進行表面 研磨拋光 使晶圓像鏡面樣平滑 以利後續製程 研磨拋光是以機械與化學加工方式同時進行 機械加工是將晶圓放置在研磨機內 將加工 面壓貼在研磨墊 Polishing Pad 磨擦 同時滴入具腐蝕性的化學溶劑當研磨液 讓磨削與腐 蝕同時產生 研磨後的晶圓需用化學溶劑清除表面殘留的金屬碎屑或有機雜質 再以去離子純 23-2
路 ANNEALING 六 POLISHING 滑 利 來 CLEANING 度 度 理 行 狀 INSPECTION 行 度 度 PACKING 狀 理 理 Cleaning 爐 Furnace Oxidation 數 SiO 2 1000 2000 Si N 3 4 沈 Chemical Vapor Deposition CVP 沈 Deposition 行 Lithography Photo resist 利 Etching 留 路 離 Ion Source 行 Ion Implantation Photo resist Scrip 行 路 Word Lines 23-3
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electronic packaging 連 例 wafer IC 粒 die 立 離 IC 量 益 了 不 IC 不 力 路 力 路 連 IC 路 連 路 料 路 量 IC IC 易 了 度 了 精 路 IC 了 IC 了 便 IC 料 ceramic plastic 兩 例 切 die saw die mount die bond wire bond mold 切 trim form mark plating inspection 說 切 die saw 切 粒 Die 切 離 blue tape wafer mount 切 行 切 切 粒 列 粒 便 23-6
wafer mount blue tape die mount / die bond 離 粒 lead frame epoxy 粒 粒 die pad IC 粒 路 inner lead/outer lead 不 數 粒 數 粒 列 列 粒 粒 粒 切 粒 粒 magazine lead frame 了 粒 IC 粒 路 不 數 粒 23-7
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金 路 連 年 來 例 易 便 來 不 易 Tape Automated Bonding, TAB 1960 年 GE 金 路 連 料 polyimide 金 度 數 量 IC Flip Chip IBM 1960 年 粒 金 料 粒 料 粒 連 度 度 IC 來 力 surface mount technology 零 連 便 零 零 路 I/O 數 IC 兩 23-11
類 Pin Through Hole ; PTH 利 IC 路 連 surface mount technology 零 連 便 零 零 路 DIP PDIP SK-DIP SO LCC QFP Others BGA TAB 邏 IC 邏 IC LCD SOP TSOP SSOP SOJ LCC TQFP LQFP BGA TAB F/C DIP=Dual in-line package SO=Small outline QFP=Quad flat package BGA=Ball grid array TAB=Tape-automated bonging LCC=Leaded chip carrier 見 DIP SK-DIP SIP SO QFP BGA 見 見 見 Single In-Line Package SIP Dual In-Line Package DIP Zig-Zag In-Line Package ZIP Small Outline Package SOP Plastic Leaded Chip Carrier PLCC Power Transistor SRAM, ROM, EPROM, EEPROM, FLASH, Microcontroller DRAM, SRAM Linear, Logic, DRAM, SRAM 256K DRAM, ROM, SRAM, EPROM, EEPROM, FLASH, Microcontroller 23-12
Small Outline Package SOJ Quad Flat Package QFP Pin Grid Array PGA DRAM, SRAM, EPROM, EEPROM, FLASH Microprocessor Microprocessor DIP Dual In-Line Package IC 兩 利 IC 路 料 Plastic Ceramic PDIP CDIP 64 利 SOP Small Outline Package SOIC Small Outline Integrated Circuit DIP 數 64 44 LCC QFP SO 列 TSOP Thin Small Outline Package TSSOP Thin-Shrink Small Outline Package SSOP Shrink Small Outline Package SOJ Small Outline J-Lead QSOP Quarter-Size Small Outline Package MSOP Miniature Small Outline Package LCC Leaded/Leadless Chip Carrier 不 DIP SO IC 兩 IC 數 兩 來 數 20 ~96 不 兩 裡 不 J J-Lead QFJ Quat Flat J-Lead Package PGA Pin Grid Array 狀 DIP 路 連 不 便 QFP PGA IC QFP QFP Quad Flat Package 23-13
QFP 數 了 ASIC 邏 IC 見 QFP MQFP Metric QFP MQUAD Metal QFP TQFP Thin QFP 不 IC I/O 數 量 邏 SO DIP ROM FLASH SO DIP LCC DRAM SO Microcompoent MPU MCU MPR PGA QFP LOGIC N.V.MEMORY DRAM SRAM MICROCOMPONENT DIP 37% 36% 0% 55.8% 13% SO 52% 61.3% 96.5% 33.3% 24% LCC 6% 21.8% 3.5% 7.1% 20% PGA 0.16% 0% 0% 0% 3% QFP 5% 0% 0% 3.6% 40% BGA 0.14% 0% 0% 0.3% 0.37% 100% 100% 100% 100% 100% IC IC 類 Bin IC 不 Inspect 參 數 行 不 不 不 不 了 mark 度 mold 諸 流 流 23-14
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