微组装应用设备

从硅片到芯片的全过程

半导体制造的起点是硅片。硅是一种常见的元素,广泛存在于自然界中。然而,用于芯片制造的硅必须经过高度提纯,以确保其纯度达到99.9999%以上。提纯后的硅

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    半导体制造的起点是硅片。硅是一种常见的元素,广泛存在于自然界中。然而,用于芯片制造的硅必须经过高度提纯,以确保其纯度达到99.9999%以上。提纯后的硅被加工成直径可达数英寸的圆形硅片,这些硅片是后续制造的基础。值得注意的是,硅片的制造通常由专业的硅片供应商完成,例如全球知名的硅片制造商日本信越化学、SUMCO等,而芯片制造企业通常从这些供应商处采购硅片用于后续的制造流程。
晶圆级制造
器件制造
晶圆级制造阶段,电子器件(如晶体管、电阻器、电容器等)被制造在硅片上。
互连与电路集成
制造完成后,这些微小的器件需要通过金属互连(通常是铜或铝)连接在一起,形成完整的电路。互连工艺要求极高的精度,以确保电路的性能和可靠性。在现代芯片制造中,互连层的数量可以多达数十层,每一层都需要精确对准,以实现复杂的电路功能。
倾斜晶圆(Tilted Wafer)
晶圆测试(Probe)
在晶圆制造完成后,每个芯片(称为“die”)都会进行功能性测试。测试设备通过探针接触芯片上的测试点,检测其是否能够正常工作。无法通过测试的芯片会被标记为“失败”,而通过测试的芯片则进入下一步。同时,测试过程中收集的失败数据(称为“bins”)会被用于分析和改进制造工艺,提高芯片的良率。
参数测试(Param)
除了功能性测试外,还会收集晶圆级别的电气数据,以表征和改进制造工艺。这些数据包括器件的电气特性(如电流、电压、电阻等),通过对这些数据的分析,工程师可以优化制造工艺,提高芯片的性能和一致性。
封装
通过晶圆测试的芯片从晶圆中分离出来,并组装成封装件。封装不仅为芯片提供了物理保护,还通过引脚或焊点将其与外部电路连接。封装形式多样,包括传统的双列直插式封装(DIP)、球栅阵列封装(BGA)以及现代的先进封装技术,如2.5D封装和3D封装。封装过程需要精确的对准和焊接技术,以确保芯片与封装基板之间的可靠连接。
最终测试与老化测试
封装完成后,芯片将进行最终的功能性测试,以确保其在实际应用中的性能。此外,部分芯片还会接受额外的老化测试(Burn-In),在高温、高电压等恶劣条件下运行一段时间,以验证其可靠性和稳定性。老化测试能够提前发现潜在的故障,确保芯片在长期使用中的可靠性。
模块组装与测试
对于某些类型的芯片,如DRAM(动态随机存取存储器),封装后的芯片可能会被组装成模块,并进行进一步的功能和可靠性测试。模块化设计使得多个芯片可以协同工作,提高系统的性能和容量。例如,计算机内存条就是由多个DRAM芯片组装而成的模块,通过严格的测试确保其在系统中的稳定运行。
系统/SSD测试
比如对于NAND闪存芯片,它们可能会被集成到固态硬盘(SSD)或复合驱动器中,并进行性能测试。这些测试评估芯片在实际存储系统中的读写速度、数据传输稳定性等关键性能指标。随着数据存储需求的不断增长,NAND闪存芯片的性能和可靠性对整个存储系统至关重要。



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