1 引言
半导体封装工艺正朝向倒装芯片技术的方向发展,以减小封装尺寸并提高产品性能。这种技术背后牵涉到种种困难,需要更复杂的工艺以实现严格的控制,并保证焊凸的完整性和涂敷体积的一致性。而这对于组装工艺的质量和良率影响重大,此外,焊凸高度的变量愈来愈有限,特别是当技术所要求的器件愈来愈薄时。
为了解决焊凸工艺的这种限制,早前曾开发了钉头凸点焊接(Stud Bump Bonding;SBB)工艺[2,3],采用机械力胶合的金焊凸及主要的各向同性导电胶(ICA)粘合材料。但这种材料在要求非常低导通电阻的应用中没有竞争优势。
2 铜接线柱焊凸(SBC)
铜接线柱焊凸(SBC)法利用热压在硅片上的铜接线柱,接线柱上有适当的金属结合层,并采用丝印工艺在接线柱上涂敷焊锡,从而在硅片上预先形成焊凸,这个方法能代替电镀焊凸或直接在硅片上置放锡球的工艺。
3 铜接线柱焊凸上的焊锡印刷
SBC方法实际上包含两个主要工艺步骤。第一步是在晶圆上形成铜接线柱焊凸[4],然后在焊凸上印刷焊锡。形成铜接线柱焊凸[5]和印刷焊锡都是在晶圆上完成,印好焊锡的晶圆将经过回流炉中进行回流焊处理,预先形成焊凸(见图1),由于表面张力作用,焊凸将形成焊球。这种工艺属于焊凸晶圆预备过程,现在已可在晶圆制造设施中完成。
本实验对焊凸进行了剖面分析,以确定焊锡在铜接线柱上的粘合情况(见图4)。
焊点的连接非常好,并且在所有焊凸上一致,焊锡的均匀性十分显著,没有发现焊锡与接线柱间的脱层和焊锡裂缝之类的异常,由于无需担心焊凸的坍塌或完全熔化,因此可在很宽的温度范围内优化回流温度曲线。后面的结果对于需要严格控制离板的高度的应用非常必要,也非常关键。
图7描述了倒装工艺中采用SBC方法的整个过程,并简要说明了所涉及的主要工艺。
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