半导体集成电路芯片主要生产设备及工艺流程详解

半导体集成电路芯片主要生产设备及工艺流程详解 

一、主要生产设备

二、生产工艺流程

本项目主要为集成电路的封装和测试，产品形式有SOT、TSOT、SOP、MSOP、DFN、QFN、BGA和FLASH等。

产品生产工艺流程图及产污环节

本项目为片式元器件封装测试生产，主要生产工序简述如下：

(1)背面减薄、清洗：对晶圆进行背面减薄，使其达到所需的厚度。减薄时，芯片正面被真空牢固吸附在承片台上，利用砂轮磨头对其背面进行研磨，直至设定的厚度。减薄过程用纯水冲洗。

产污环节：减薄过程产生的晶圆硅粉S1-1,清洗废水W1-10

(2)划片、清洗：采用激光+钻石刃刀片划片技术，对减薄后晶圆进行切割，在切割完成之后，用纯水冲清洗去除杂质，然后再经过高速清洗甩干后完成划片。产污环节：划片过程会产生的废料S1-2,清洗废水W1-20

(3)粘片：将引线框架供料于粘片机，在相应位置点上银胶、并贴装上述工序成品芯片。

产污环节：银胶含环氧树脂，粘片过程将产生少量有机废气G1。

(4)烘干：烘干是粘片完成后的一个辅助动作。烘干的目的是将银胶烘烤固化，是芯片和载体牢固粘结。

产污环节：此过程有少量有机废气产生G1。

(5)接线：即引线键合，接线温度T=120-200℃：接线压力P=50g;接线时间t=0.5-1秒。在压力和超声波健合的共同作用下，利用高纯度的铜线把芯片上电路的外接点和引线通过引线键合的方法连接起来。

接线时冲入氢氮混合气赶走氧气，目的是为了去除氧气进行氧化层还原与保护作用，防止接线过程产品氧化。

产污环节：此工序将产生少量的S1.3废料（废铜线等）

(6)等离子清洗：接线后用等离子水清洗，保持产品高洁净。

产污环节：此工序将产生少量的清洗废水W2

(7)塑封、固化：将上述组装件表面用环氧化树脂材料塑封，将组装件保护起来，并且送至烤箱烘烤使胶完全固化。

产污环节：此工序产生少量的有机废气G1。

(8)电解软化：使用去毛刺溶液（主要成分三乙醇胺）对塑封后的半成品进行软化其周围的残胶或溢料以方便使用强力水刀水柱加以喷除。

产污环节：此工序将每月更换老化槽液S3-1。

(9)自来水清洗：电解软化后自来水清洗使用三段逆流清洗工艺，全程逆流供水，中段为闭路操作，清洗级数为三级，每次操作总是只进一股清水，只出一股清洗废水。

产污环节：此工序会产生一定的电解软化清洗废水W3。

(10)沉锡：使用电化学方法在集成电路框架表面沉积一层锡金属的过程。使锡化后的集成电路框架具有抗腐蚀、易轩焊的特点。主要工艺包括：脱氧化、纯水清洗，预浸，锡化，带出液回收、纯水清洗，中和、热纯水清洗，烘干等工序。

①脱氧化：采用去氧化粉（过硫酸钠）去除集成电路框架表面的氧化皮（Cu0),为后续锡化做准备。

脱氧化工序涉及的反应方程式如下：

2Na2S208+2Cu0=2Na2S04+2CuS04+O2

此工序将产生一定的老化槽液S3-2,该老化槽液含Cu,每月更换，由有资质单位回收处理，不外排。

②纯水清洗：经上述处理后的半成品利用纯水进行冲洗：此过程产生一定的锡化清洗废水W4-1。清洗废水中含少量的Cu2*。

③预浸：采用甲基磺酸去除钢带进行活化，防止钢带锡化不均匀，吹干时锡化层脱落，进而影响集成电路框架锡化层质量。此工序将每月更换老化槽液S3-3,由有资质单位回收处理。

④锡化：采用甲基磺酸-甲基磺酸锡体系作为锡化液，锡球作为阳极，待锡化得集成电路框架作为阴极，在直流电源的作用下，锡球不断溶解成为Sn2+,锡化液中的Sn2+在集成电路的框架上析出锡化层。此过程会产生一定的酸性废气G2-1及锡化废液S4。

⑤带出液回收：锡化后集成电路（简称“锡化件”）在离开锡化槽之后，采用空气将锡化件上的带出液吹入回收槽内，回收槽内锡化液返回锡化槽回用。此过程会产生一定的酸性废气G2-1。

⑥纯水清洗 ：离开锡化槽后的锡化件采用纯水清洗。此过程会产生一定的锡化清洗废水W4-2。

⑦中和：采用TSP中和粉（主要成分碳酸钠）对锡化件上残留的酸性带出液进行中和处理。此工序将每月更换老化槽液S3-4，由有资质单位回收处理。

③热纯水清洗；对中和后的锡化件采用热纯水进行清洗，此过程产生锡化清废水W4-3。

⑤烘干：将清洗后锡化件送至无氧化烘箱烘干。

(11)退锡：

项目需定期对沉锡工序使用的钢带和假片进行退锡。退锡周期约1次/月。

①钢带退锡：采用电化学方法（利用甲基磺酸）在高速退锡线中使钢带上的锡转移到钢板上，与锡化生产线同步进行；钢板退锡是利用电解方法将钢板山的锡电解形成锡渣S,钢板退锡一个月进行一次，退锡后利用纯水清洗；此过程将产生一定的酸性气体G2-1酸性气体，S5锡化废液，退锡清洗废水Ws。

②假片退锡：使利用化学方法使用电解液SYT853将假片上的锡溶解到退锡液中，假片退锡一个月进行一次，假片退锡后利用纯水清洗。此过程将产生一定的酸性气体G2-1酸性气体，S5锡化废液，退锡清洗废水W5。

退锡工序产生的Ss锡化废液和锡渣均属危险废物，用专用容器收集后暂放于危废间，由有资质单位定期回收处理，不外排。

(12)打印：对锡化半成品利用激光打印机在胶体表面盖上印码做为品名标记。产污环节：此工序将会产生少量的打印粉尘G3。

(13)冲切成型：打印后锡化半成品进入自动冲切成型系统，使其外观、站立高及共面度符合产品要求。

产污环节：在此过程会产生少量的冲切废料S1-3。

(14)测试：对分装成型后的产品进行测试，测试合格后的产品就为成品。

产污环节：在此过程会生产少量不合格产品S2,不合格产品卖给原材料供应商回收利用，不外排。

(15)包装入库：对成品进行包装，包装后产品存入仓库待售。

产污环节：在此过程会生产一定量的废包装材料S3，集中收集交由环卫部门统一处理。