1、圆片级封装的凸点制作技术 金凸点电镀工艺金凸点电镀工艺1共晶焊料凸点植球工艺共晶焊料凸点植球工艺2铟凸点蒸发沉积工艺铟凸点蒸发沉积工艺3发展发展4Add Your Title圆片级封装 是一种先进的电子封装技术,它的芯片互连与测试都是在晶圆片上完成,之后再切片进行倒装芯片组装。圆片级封装充分利用现有集成电路前工序即硅器件工艺设备和工艺加工技术,把原来后工序的封装问题采用前工序的加工技术来解决,可使半导体器件制造商以较低的成本制作出封装更小、功能更强的器件和电路。近年来圆片级封装 的增长很快,每年超过 30%,大大超过整个电子封装行业的平均增长速度 7%。尤其是系统级芯片(S OC)、高性能存储
2、器和射频器件等的设计需求,更加促进了 WL P的发展应用。凸点制作是圆片级封装工艺过程的关键工序,它是在晶圆片的压焊区铝电极上形成凸点。要使圆片级封装技术得到更广泛的应用,选择合适的凸点制作工艺极为重要。几种常用凸点制作工艺比较金凸点电镀工艺目前金凸点的制作常采用电镀法和光刻图形法相结合的工艺。用电镀法生成的金凸点最小直径可到 30 m。电镀法凸点制作具有适合 I/O 端数多、凸点尺寸可大可小、并能实现圆片级封装(WL P)等优点。电镀法制作的金凸点电镀法制作的金凸点金凸点电镀工艺流程金凸点电镀工艺流程溅射 UBM凸点下金属(UB M)通常由粘附层、阻挡层和浸 润层三层金属组成,它是电镀的种子
3、层。要求它同 下面的铝压焊电极有很好的粘附性,能有效地阻止 A u凸点同 A1、Si之间的相互扩散,避免 A u 同 A1 生成不利的金属间化合物,更不能让 A u 离子进入 硅内,影响 MO S器件的性能。可以满足上述用途的 材料很多,通常选用 Ti W/A u 作为制造金凸点 的UBM 材料,其厚度分别为 Ti W:200 n m 300 n m 和A u:l 00 n m 200 n m。厚胶光刻光刻是 I C制造工艺中的常规工序,整个制程中要经过几次甚至几十次光刻,但是这类光刻工序中的光刻胶厚度一般只有几百纳米。而金凸点的高度是 17 m 左右,光刻胶的厚度应该在 25 m 左右,因此
4、它需要采用粘稠度大的光刻胶、特殊的匀胶机和曝光机。电镀法制造金凸点时,要求光刻后电镀孔的侧壁陡直,侧壁角要 85 ,因为金凸点的形状基本上由光刻后电镀孔的形状所决定。电镀传统的电镀工艺是挂镀,即阳极和作为阴极的被镀件分别浸入电镀液内,位置相对而放,电镀时通常晃动被镀件,以便让新鲜的电镀液及时补充到被镀件的表面。电镀金凸点可采用垂直喷镀法,把被镀的硅片正面朝下,电镀液从下面垂直向上喷到硅片的中央,然后向硅片四周流出,这样电镀效果更好。共晶焊料凸点植球工艺焊料凸点植球工艺是一种较实用的工艺技术,可应用于常规厚度 680 m 的 20 c m 或 15 c m 晶圆上的凸点制作,凸点可为含铅和无铅焊
5、球,焊球直径300 m 250 m、间距 500 m 400 m,凸点个数可超过 110 000 个,工艺简单、成本较低、焊料凸点的一致性好。该工艺主要使用的工艺设备有两台在线印刷机、回流炉等，其中助焊剂印刷、植球和回流焊为主要关键技术。植球法制作的焊料凸点植球法制作的焊料凸点 焊料凸点植球工艺流程焊料凸点植球工艺流程 助焊剂印刷助焊剂印刷与焊膏印刷工艺相同,印刷模板可采用普通模板制造技术,如刻蚀、激光切割、电铸等方法。印刷速度不宜太快,刮刀速度和压力是此印刷机的关键工艺参数。植球植球是当第二台印刷机装载上印有助焊剂的晶圆片时,先使晶圆片与模板对中,然后植球头通过模板上方,在每一个模板开孔中放
6、置一个焊球,施加倾斜压力,确保每个焊球都附着在阻焊剂上并良好接触,有助于减少连续处理中焊球的移动。植球头执行一次或多次这种操作,确保所有的开孔中都填充上焊球。回流焊对放置好焊球的晶圆片回流焊接时,需要精心选择回流焊接曲线,焊接速度不应太快,以免减小晶圆片凹形的产生,因为凹形将可导致晶圆片延着已有的裂纹发生破损。焊球为无铅焊料时,要使用氮气氛围的回流焊炉。铟凸点蒸发沉积工艺铟凸点可实现目前最小的凸点间距和直径,操作温度较低,广泛应用于红外光电器件(FP A)中。铟凸点蒸发工艺是小型实验室中常用的凸点工艺,制作工艺成熟,最小凸点间距可达到 15 m。该工艺所应用的关键技术 为UB M 溅射、厚胶光
7、刻、铟蒸发。蒸发法制作的铟凸点蒸发法制作的铟凸点 铟凸点蒸发工艺流程铟凸点蒸发工艺流程 铟蒸发沉积在晶圆片上进行铟蒸发沉积,最主要的工艺指标是蒸发膜层厚度、附着力、致密性。不同的膜层厚度只需调整电子束蒸发台设备控制参数即可。通过蒸发沉积工艺所生成的凸点高度达到15 m 以上很困难发展随着半导体技术的进一步发展,以及高频、低功耗和小形尺寸产品的应用需求的驱动,现有的工艺技术会更加成熟,也还会不断出现新型的凸点制作工艺,如 SUSS公司新近研制出的 C4NP凸点制作工艺,同传统的回流凸点工艺相比,C4NP 在产能、质量、灵活性方面独具优势,它使用 100%无铅焊料,能在 30 c m 晶圆片上制作多种尺寸的凸点,发展前景比较好。谢谢
