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晶圆凸点技术概述

时间:2019-09-26 17:43:51来源:IT技术作者:seo实验室小编阅读:53次「手机版」
 

凸点

制作晶圆凸点的关键是UBM(under ball metal,沉积凸点下金属层)。影响焊锡凸点结构可靠性的最直接因素就是UBM的制作质量。

UBM的主要作用是:a.作为互联的键合层;b. 阻挡ball材料原子扩散至下层金属材料;c. 粘接下层介电材料和金属层,并阻挡污染物沿介电层水平方向迁移至下层金属。

考虑到成本效益高于其他工艺特别是蒸镀,目前UBM多数由溅镀工艺制作。一般而言,UBM必须要承受多次回流(经常高达20次)而不损坏。由于UBM是将焊锡凸点和焊盘金属化层粘贴在一起的结构,所以它还必须通过切应力和拉伸应力的测试。因此,UBM必须具有足够的强度,不会因为时间、温度、湿气和偏置电压等因素发生性能退化。

凸点工艺介绍:

1. 蒸镀

蒸镀法凸点制作技术由IBM发明并应用与量产。其采用Cr和Cu材料,通过钼投影掩膜进行蒸镀制作UBM。对于高含铅焊料凸点具有极高的可靠性。蒸镀工艺中,掩膜对中十分重要,并且掩膜设计必须考虑CTE和晶圆的动态温度变化。

由于蒸镀工艺材料利用率较低,所以工艺成本极高。同时蒸镀工艺一般可接受的面阵列节距极限为225um,不适应当前产品对于低节距的要求。

2. 模板印刷/溅镀工艺

在模板印刷工艺中,典型的UBM结构为Al/Ni-V/Cu、Ti/W/Cu等。模板可以是金属掩膜或光学掩膜。

光学掩膜可以制作较细节距的凸点,但用于更细节距的话良率是主要问题,对于较大节距本工艺也收到限制,比如较薄或较脆的晶圆。模板印刷工艺的的低成本是有限制的,电镀时必须使用光学掩膜。 细节距凸点容易产生凸点的空洞缺陷。由于助焊剂必须与焊膏混合,回流工艺必须监测和控制空洞的形成。

3. 电镀工艺

电镀工艺应用于极细节距凸点的成本效益最好,良率最高,速度最快,凸点密度高。

一般流程是通过盲镀或溅射(成本更低)一层UBM,再使用光刻胶制成的电镀掩膜,通过显影形成侧壁斜率精确控制的焊坝。然后电镀凸点,回流后刻蚀UBM。

该方法可以制作pitch低至50um的凸点,且分布均匀。

最后,附一张Copper pillar bump 截面图~

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