一、晶圓、晶粒、芯片的定義

（一）晶圓的定義

晶圓是指制作硅半導(dǎo)體電路所用的硅晶片，其原始材料是硅。高純度的多晶硅溶解后摻入硅晶體晶種，然后慢慢拉出，形成圓柱形的單晶硅。硅晶棒再經(jīng)過研磨、拋光、切片后，形成硅晶圓片，也就是晶圓。目前國(guó)內(nèi)晶圓生產(chǎn)線以8英寸和12英寸為主，晶圓的主要加工方式為片加工和批加工，即同時(shí)加工1片或多片晶圓。隨著半導(dǎo)體特征尺寸越來越小，加工及測(cè)量設(shè)備越來越先進(jìn)，使得晶圓加工出現(xiàn)了新的數(shù)據(jù)特點(diǎn)。同時(shí)，特征尺寸的減小，使得晶圓加工時(shí)，空氣中的顆粒數(shù)對(duì)晶圓加工后質(zhì)量及可靠性的影響增大，而隨著潔凈度的提高，顆粒數(shù)也出現(xiàn)了新的數(shù)據(jù)特點(diǎn)。

（二）晶粒的定義

晶粒是指晶圓被切割切成的小塊，這里學(xué)名為die。它是硅片中一個(gè)很小的單位，包括了設(shè)計(jì)完整的單個(gè)芯片以及芯片鄰近水平和垂直方向上的部分劃片槽區(qū)域。晶粒的平均直徑通常在0.015 - 0.25mm范圍內(nèi)，并且每個(gè)晶粒有時(shí)又有若干個(gè)位向稍有差異的亞晶粒所組成，亞晶粒的平均直徑通常為0.001mm數(shù)量級(jí)。

（三）芯片的定義

芯片，又稱微電路（microcircuit）、微芯片（microchip）、集成電路（英語：integrated circuit，IC）。是指內(nèi)含集成電路的硅片，體積很小，常常是計(jì)算機(jī)或其他電子設(shè)備的一部分。芯片是經(jīng)過很多道復(fù)雜的設(shè)計(jì)工序之后所產(chǎn)生的一種結(jié)果，它一般作為一種載體使用，在硅晶片上可加工制作成各種電路元件結(jié)構(gòu)，從而成為有特定電性功能的集成電路產(chǎn)品。

二、晶圓和晶粒的區(qū)別

（一）從結(jié)構(gòu)和形態(tài)上

1. 晶圓

• 晶圓是一個(gè)完整的圓形硅片，它是半導(dǎo)體制造的基礎(chǔ)材料。例如在生產(chǎn)過程中，先有晶圓才能在其上進(jìn)行各種電路元件結(jié)構(gòu)的加工制作。晶圓的尺寸有多種規(guī)格，常見的有6英寸、8英寸、12英寸等，其外觀是一個(gè)較大的圓形薄片，就像一個(gè)大的“硅基盤”，為后續(xù)制造提供了一個(gè)基礎(chǔ)的平臺(tái)。

• 它的制作過程相對(duì)復(fù)雜，從高純度的多晶硅開始，經(jīng)過溶解、摻入晶種、拉晶形成單晶硅棒，再經(jīng)過研磨、拋光、切片等多道工序才最終形成晶圓。

2. 晶粒

• 晶粒是晶圓經(jīng)過切割后形成的小塊。晶粒的外形通常為矩形或正方形，與晶圓的圓形外觀有明顯區(qū)別。它是從晶圓這個(gè)大的整體中分割出來的小單元，尺寸相對(duì)晶圓要小很多。例如，在一塊8英寸的晶圓上可以切割出許多個(gè)晶粒，這些晶粒是后續(xù)制成芯片的基礎(chǔ)部件，就好比從一整張大紙上裁剪出許多小紙片一樣。

• 晶粒在微觀結(jié)構(gòu)上包括了設(shè)計(jì)完整的單個(gè)芯片以及芯片鄰近水平和垂直方向上的部分劃片槽區(qū)域，這意味著它雖然是一

• 

• 個(gè)小單元，但已經(jīng)包含了芯片的基本結(jié)構(gòu)雛形，不過還未進(jìn)行封裝等后續(xù)工序。

（二）從功能和用途上

1. 晶圓

• 晶圓主要是作為制造芯片的基礎(chǔ)材料和平臺(tái)。在晶圓上可以通過光刻、蝕刻等工藝來構(gòu)建各種電路元件，如晶體管、電容、電阻等，這些電路元件組合起來才能形成具有特定功能的芯片。例如，在晶圓上通過光刻技術(shù)將設(shè)計(jì)好的電路圖案轉(zhuǎn)移到晶圓表面，然后經(jīng)過蝕刻等工藝將不需要的部分去除，逐步構(gòu)建起芯片的電路結(jié)構(gòu)。

• 晶圓在未進(jìn)行切割等加工之前，是不能直接用于電子設(shè)備中的，它只是一個(gè)含有潛在芯片電路結(jié)構(gòu)的硅片。

2. 晶粒

• 晶粒是芯片的前身，是一個(gè)已經(jīng)具備了單個(gè)芯片基本功能結(jié)構(gòu)的半成品。每個(gè)晶粒都有可能經(jīng)過封裝等工序后成為一個(gè)獨(dú)立的芯片。例如，在一些芯片制造中，如果某個(gè)晶粒在測(cè)試過程中被判定為良品（KGD：已知良品晶粒），那么它就可以進(jìn)入封裝環(huán)節(jié)，最終成為一個(gè)可以正常使用的芯片。

• 但是晶粒本身由于未封裝，在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中還不能像芯片那樣直接安裝在電路板上使用，它還需要進(jìn)一步的加工處理。

（三）從生產(chǎn)加工過程上

1. 晶圓

• 晶圓的生產(chǎn)過程側(cè)重于硅材料的提純、拉晶以及硅片的成型。首先要將高純度的多晶硅原料進(jìn)行處理，通過特定的設(shè)備和工藝將其拉制成單晶硅棒，這個(gè)過程需要精確控制溫度、摻雜等參數(shù)以保證單晶硅的質(zhì)量。然后對(duì)單晶硅棒進(jìn)行研磨、拋光和切片等操作，最終得到晶圓。在這個(gè)過程中，主要關(guān)注的是硅片的平整度、純度等物理特性，因?yàn)檫@些特性會(huì)影響到后續(xù)在晶圓上構(gòu)建電路的質(zhì)量。

• 晶圓的加工通常是在晶圓廠進(jìn)行，需要大型的、高精度的設(shè)備來完成這些復(fù)雜的工序，而且整個(gè)過程需要在高度潔凈的環(huán)境下進(jìn)行，以避免雜質(zhì)對(duì)晶圓質(zhì)量的影響。

2. 晶粒

• 晶粒的生產(chǎn)過程是在晶圓的基礎(chǔ)上進(jìn)行切割操作。通過使用切割設(shè)備，將晶圓按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的布局切割成一個(gè)個(gè)的小晶粒。在切割之前，通常需要對(duì)晶圓進(jìn)行測(cè)試，標(biāo)記出哪些區(qū)域是符合要求的晶粒，然后再進(jìn)行切割。切割過程需要保證晶粒的完整性和準(zhǔn)確性，避免切割過程中對(duì)晶粒內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)造成損壞。

• 切割后的晶粒還需要進(jìn)行測(cè)試，篩選出合格的晶粒（KGD），這個(gè)測(cè)試過程主要是檢測(cè)晶粒的電學(xué)性能和可靠性等指標(biāo)，不合格的晶粒將會(huì)被淘汰，只有合格的晶粒才能進(jìn)入封裝環(huán)節(jié)成為芯片。

三、晶圓和芯片的區(qū)別

（一）從結(jié)構(gòu)和形態(tài)上

1. 晶圓

• 如前文所述，晶圓是一個(gè)圓形的硅片，它是半導(dǎo)體制造的基礎(chǔ)原材料。晶圓表面是平整的硅晶體結(jié)構(gòu)，在這個(gè)基礎(chǔ)上通過光刻、蝕刻等工藝來構(gòu)建各種電路元件，但在未經(jīng)過切割和封裝等工序前，它看起來就是一個(gè)單純的硅片，上面有一些通過加工形成的電路圖案或結(jié)構(gòu)。

• 晶圓的尺寸較大，通常以英寸為單位來衡量其直徑，常見的有8英寸、12英寸等規(guī)格，其厚度相對(duì)較薄，是一個(gè)扁平的圓形物體。

2. 芯片

• 芯片是經(jīng)過封裝后的成品。它的結(jié)構(gòu)包括了封裝外殼和內(nèi)部的集成電路。封裝外殼起到保護(hù)內(nèi)部電路的作用，同時(shí)也提供了與外部電路連接的引腳等接口。芯片的外形通常是長(zhǎng)方形或正方形，尺寸相對(duì)較小，根據(jù)不同的功能和應(yīng)用場(chǎng)景，芯片的大小會(huì)有所不同，但總體來說比晶圓要小很多。

• 在芯片內(nèi)部，是由多個(gè)晶體管、電容、電阻等電路元件組成的集成電路，這些元件通過特定的布線和連接方式實(shí)現(xiàn)特定的功能，例如實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、信號(hào)放大、存儲(chǔ)等功能。

（二）從功能和用途上

1. 晶圓

• 晶圓主要用于芯片的制造過程中，是芯片制造的基礎(chǔ)平臺(tái)。在晶圓上構(gòu)建的電路元件和結(jié)構(gòu)是為了最終形成芯片的集成電路。晶圓本身不能直接用于電子設(shè)備中實(shí)現(xiàn)具體的功能，它只是提供了一個(gè)制造芯片的物理基礎(chǔ)。例如，在計(jì)算機(jī)制造中，晶圓不能直接安裝在主板上發(fā)揮計(jì)算功能，而是需要經(jīng)過一系列加工成為芯片后才能使用。

2. 芯片

• 芯片是電子設(shè)備中的核心部件，具有各種各樣的功能。例如，微處理器芯片（CPU）用于計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算控制；存儲(chǔ)芯片用于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取，像計(jì)算機(jī)中的內(nèi)存芯片（RAM）和硬盤控制芯片等；還有通信芯片用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的通信功能，如手機(jī)中的基帶芯片等。芯片直接參與到電子設(shè)備的各種功能實(shí)現(xiàn)中，是現(xiàn)代電子設(shè)備正常運(yùn)行不可或缺的組成部分。

（三）從生產(chǎn)加工過程上

1. 晶圓

• 晶圓的生產(chǎn)過程前面已經(jīng)提到，主要是硅材料的加工和硅片的成型過程，包括多晶硅的提純、拉晶、硅棒的研磨、拋光和切片等工序。在晶圓制造過程中，需要高度精密的設(shè)備和嚴(yán)格的環(huán)境控制，以確保晶圓的質(zhì)量。例如，在拉晶過程中，溫度、摻雜濃度等參數(shù)的微小變化都可能影響到單晶硅的質(zhì)量，進(jìn)而影響到最終晶圓的質(zhì)量。

• 晶圓制造完成后，還需要進(jìn)行一些初步的測(cè)試，例如檢測(cè)晶圓的平整度、純度、電學(xué)性能等基本指標(biāo)，但此時(shí)的晶圓還遠(yuǎn)未成為最終的可用產(chǎn)品。

2. 芯片

• 芯片的生產(chǎn)過程是在晶圓的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。首先要對(duì)晶圓進(jìn)行切割得到晶粒，然后對(duì)晶粒進(jìn)行測(cè)試篩選出合格的晶粒。接著將合格的晶粒進(jìn)行封裝，封裝過程包括將晶粒安裝到封裝外殼中，通過引線鍵合等工藝將晶粒的電路與封裝外殼的引腳連接起來，并且在封裝外殼內(nèi)可能還會(huì)填充一些保護(hù)材料，如環(huán)氧樹脂等。

• 在封裝完成后，芯片還需要進(jìn)行最后的測(cè)試，檢測(cè)芯片的功能是否正常、性能是否符合要求等，只有通過測(cè)試的芯片才能作為合格產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)銷售和應(yīng)用。

四、晶粒和芯片的區(qū)別

（一）從結(jié)構(gòu)和形態(tài)上

1. 晶粒

• 晶粒是從晶圓切割出來的小塊，其外形通常為矩形或正方形，它包含了設(shè)計(jì)完整的單個(gè)芯片以及芯片鄰近水平和垂直方向上的部分劃片槽區(qū)域。晶粒在未封裝前是一個(gè)裸片，其表面是直接暴露的電路結(jié)構(gòu)，沒有任何保護(hù)外殼。例如，在芯片制造過程中，從晶圓上切割下來的晶粒看起來就是一個(gè)小的硅片，上面有一些微小的電路圖案和結(jié)構(gòu)。

• 晶粒的尺寸相對(duì)較小，但比最終封裝后的芯片在結(jié)構(gòu)上更為簡(jiǎn)單，它主要是芯片的核心電路部分，沒有包含與外部連接和保護(hù)相關(guān)的結(jié)構(gòu)。

2. 芯片

• 芯片是經(jīng)過封裝后的成品，具有特定的封裝結(jié)構(gòu)。封裝結(jié)構(gòu)包括了保護(hù)外殼，外殼的材質(zhì)有塑料、陶瓷等多種類型。芯片的外形一般是長(zhǎng)方形或正方形，封裝外殼上有引腳或者其他類型的接口，用于與外部電路進(jìn)行連接。例如，常見的雙列直插式（DIP）芯片，

芯片封裝清洗介紹

·         合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。

·         水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對(duì)清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會(huì)作為一個(gè)長(zhǎng)期的使用和運(yùn)行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

·         污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長(zhǎng)枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點(diǎn)、灰塵、塵埃等，這些污染物會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低、焊接時(shí)焊點(diǎn)拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

·         這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤(rùn)濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進(jìn)行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

·         合明科技運(yùn)用自身原創(chuàng)的產(chǎn)品技術(shù)，滿足芯片封裝工藝制程清洗的高難度技術(shù)要求，打破國(guó)外廠商在行業(yè)中的壟斷地位，為芯片封裝材料全面國(guó)產(chǎn)自主提供強(qiáng)有力的支持。