圆片级封装的凸点制作

蒸发法制作的铟凸点
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 μ 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 。
植球法制作的焊料凸点
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 臵一个焊球 ,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 。
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。
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 ,位臵相对而放 ,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。
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 μ m 左右 , 光刻胶的厚度应该在 25 μ m 左右 , 因此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 。
回流焊

对放臵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Байду номын сангаас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 μ m。 该工艺所应用的关键 技术 为UB M 溅射 、 厚胶光刻 、 铟蒸发。
谢谢
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 μ 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
金凸点电镀工艺流程
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 Add Your Title 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。
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 μ m 的 20 c m 或 15 c m 晶圆上的凸点制作 ,凸点可为含铅和 无铅焊球 ,焊球直径300 μ m ～250 μ m、 间 距 500 μ m ～400 μ 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 。
圆片级封装的凸点制作技术
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金凸点电镀工艺
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共晶焊料凸点植球工艺
铟凸点蒸发沉积工艺 发展
凸点制作重要性
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 。