微电子制造和封装技术发展研究分析

微电子制造和封装技术发展研究

Summary：现代大部分电子产品均具有高性能以及小型化等特点，这对微电子技术的相关需求越来越高。此项技术就是我国现代化信息社会非常重要的产业，能够发挥出至关重要的作用。基于此，本文主要对集成电路制造技术以及微电子封装技术的发展进行研究。Keys：集成电路制造技术；微电子封装技术；发展研究引言：对于微电子技术来说，此项技术就是现阶段我国现代化信息社会发展非常重要的一项技术，还是我国电子信息领域重要的组成部分。然而微电子技术重要的标志，也就是微电子封装技术以及集成电路制造技术的快速发展。基于此，本文简要说明集成电路制造技术以及微电子封装技术的发展。1集成电路制造技术作为现阶段全国科学技术成果于一体的学科，集成电路制造技术还是一门综合性比较强的学科，更是带有复杂以及庞大系统工程的一门学科。从目前此项技术发展现状来看，我国集成电路产业的基础还是比较薄弱，进一步影响我国由之前电子制造国家逐渐朝向电子制造强国方向转变，我国十三五规划重点对集成电路制造技术进行发展，近三年我国各个地区都会大力发展这一制造产业。如下图1所示，IC芯片制造的相关工艺，在（8″12″24″）圆片中，同时制造出的IC芯片有N个。主要运用到平面的工艺，重复制造多层功能区域。每一层平面工艺的流程都是先制膜，也就是氧化或者淀积，然后展开光刻的工作，再次进行刻蚀，最后掺杂或者扩散。然而，对于CMOS非门工艺的流程来说，如下图2所示。这一流程主要运用到IC平面工艺，从而反复地制造多层功能的区域：N陷、场隔离区、2个P场区、2个N场区、2个互连多晶硅栅、接触孔、第一层金属线、穿通接触孔、第二层金属线、钝化。微机电MEMS体系主要运用到IC体，再加上工艺制造纳米级的一种硅结构，功率IC主要使用到砷化镓等相关材料，还使用到IC工艺，不用通过扩散或者掺杂的方式，就会形成PN结,用外沿形成PN结的2个区域。图1：IC芯片制造的相关工艺图2：CMOS非门工艺的相关流程2微电子封装技术自1947年美国电报公司巴丁、布莱顿和肖克莱三位科学家，他们发明第一只晶体管起，同时创建集成电路IC封装技术的历史。这是因为为了在电子产品中使用晶体管,首先要有封装外壳以便于焊接,也要有起支撑固定作用的外壳底座，还要有起电路连接的外接引脚，而这些也正是封装技术的重点内容,集成电路IC封装是将芯片通过一定的封装材料密封起来，并和其他必要的电路器件在框架或基板上布置、粘贴固定及连接的过程，主要目的是传递热能，传递电路信号，提供散热途径以及提供结构保护的功能。微电子封装技术是在集成电路IC封装技术基础上发展起来的综合技术，主要是指采用膜技术和微细加工技术，把芯片和其他元器件封装起来并在基板正确位置上粘接固定、焊接，通过引线实现电气连接构成功能器件的过程，重点发展方向是三维立体封装技术和系统级封装技术。微电子封装类型多种多样，业内主要以三个等级来划分，从硅圆片生产出各种芯片开始，一级封装是指用封装外壳将芯片封装成单芯片组件或者多芯片组件，二级封装是在一级封装的基础上将封装芯片和其他元器件组装到基板或者印刷电路板上，三级封装是将二级封装插装到母版上。近年来，国内微电子封装处于一个飞速发展阶段，以长三角、珠三角、京津地区为主要分布地区的各种股份制公司、中外合资、民营企业快速生产起来，借助国内丰富的劳动力，微电子封装已成为国内经济中不可或缺的一部分，而微电子封装测试更是占了微电子产业链中相当高的比重。但是从技术层面上来说，微电子封装技术与国外的先进的封装技术还有一定程度的差距。随着更多的新型电子器件的出现，如MEMS、MOEMS大力发展，集成电路封装从纯粹的芯片封装，扩展到了对电子机械、光电等器件的封装。IC封装形成了一个多学科和多技术交叉的微电子封装技术。3微电子技术的应用及其未来发展趋势微电子技术作为高新科技发展的核心技术，在各行业领域都占据着极其重要的位置，并且其应用范围仍在不断拓广，和经济增长以及工业智能化发展息息相关，其不但应用在人们的日常生产生活中，在我国的军事化建设领域也有一定的涉及。日常生活中我们应用的到中小型机器都需要集成电路进行中心管控，比如手机、风扇/空调等等。而在生产过程中应用到的微电子技术则更加宽泛，现代化的生产制造业基本都引进了为带你走技术对其生产产品进行提升，比如在各类电子产品中广泛应用的半导体分立器件，就通过利用微电子技术进行了升级革新。除此之外，微电子技术在军工领域也贡献了突出力量。通过利用微电子技术可以有效提升军事装备的战斗性能和抗压性能，为地形勘探勘察、设备搜索以及信息传递提供了主要作用。微电子技术要想有所突破，首先就要做到的就是尺寸的继续缩小，尺寸越小集成化越高，产品的性能将会有质的飞跃，这也是微电子发展的核心方向。为了缩小电子元件的尺寸，研发人员应将原材料从硅体转移到其他新型材料或者复合材料上，比如现以提出的“高K珊”介质、以及石墨烯、纳米管等，一旦突破原材料自身的局限，电子元件的发展将势不可挡。另外为促进微电子技术，就需要对集成芯片进行升级改造，用系统集成芯片（SOC）替代传统芯片，既保证软件的性能良好，又能具有足够的固核特性，可以接受更多的物理性能改造设计。除此之外，在微电子元件IP模块之间的逻辑设计和综合分析方面，也有一定的进步空间。结论：综上所述，随着我国科技不断地进步与发展，作为我国现代化信息社会重要产业，微电子技术势必占领着这一时代的制高点，还需要促进微电子集成电路制造技术以及封装技术不断地进步与发展，这才是能够实现我国现代化信息社会必经的道路。基于此，微电子技术将会促进我国社会的进步，并且发挥出至关重要的作用。Reference：[1]龙绪明,黄昊,闫明等.微电子智能制造技术的新发展[C]//.2021中国高端SMT学术会议论文集.[出版者不详],2021:15-27.DOI:10.26914/kihy.2021.0455