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晶圆级封装中七大不可获取的质料与晶圆级封装洗濯先容

一、光刻胶(Photoresists, PR):由感光剂、树脂和溶剂组成,用于形成电路图案和阻挡层

光刻胶是由可溶性聚合物和光敏质料组成的化合物,当其袒露在光线下时,会在溶剂中爆发降解或融合等化学反应。在运用于晶圆级封装的光刻(Photolithography)工艺历程中时,光刻胶可用于建设电路图案,还可在后续电镀(Electroplating)?历程中通过电镀金属丝以形成阻挡层。光刻胶的因素如图1所示。

?电镀(Electroplating):一项晶圆级封装工艺,通过在阳极上爆发氧化反应来爆发电子,并将电子导入到作为阴极的电解质溶液中,使该溶液中的金属离子在晶圆外貌被还原成金属。

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▲ 图1:光刻胶的因素和作用(? HANOL出书社)

凭证光照的反应原理,光刻胶可分为正性光刻胶(Positive PR)和负性光刻胶(Negative PR)。关于正性光刻胶,曝光区域会爆发降解反应,导致键合削弱;而未曝光区域则会爆发交联(Cross-linking)?反应,使键合增强。因此,被曝光部分在显影历程中会被去除。然而关于负性光刻胶,曝光部分会爆发交联反应并硬化,从而被完整保存下来;未曝光部分则被去除。负性光刻胶的粘度通常高于正性光刻胶,旋涂历程中的涂覆厚度更厚,因而通常被用于形成较高的焊接凸点(Solder Bump)。而正性光刻胶则至少需要涂覆两次。
光刻历程中所使用的光源可凭证波上举行分类,波长以纳米(nm)为单位。关于细微化(Scaling)的半导体而言,在光刻历程中通常接纳波长较短的光源,以增强光刻效果,从而形成更细腻的电路图案。因此,光敏化合物(PAC)用于制作曝光波长较长的g线(g-line)?光刻胶和i线(i-line)?光刻胶。而化学放大型抗蚀剂(CAR)?则用于制作曝光波长较短的光刻胶。晶圆级封装通常使用i线步进式光刻机(Stepper)?。
?交联(Cross-link):通过化学键将聚合物链毗连在一起的化学反应。
?g线(g-line):在汞光谱中,一条对应波长约为436纳米的谱线。
?i线(i-line):在汞光谱中,一条对应波长约为356纳米的谱线。
?化学放大型抗蚀剂(CAR):一种用于提高光刻胶质料光敏性的抗蚀剂。
?步进式光刻机(Stepper):用于曝光晶圆的装备。差别类型的装备用于差别精度晶圆的曝光,详细取决于对应的光源类型。

二、电镀液:由金属离子、酸和添加剂组成,用于可控电镀工艺

电镀液(Plating Solution)是一种在电镀历程中使用的溶液,由金属离子、酸和添加剂组成。其中,金属离子是电镀历程中的待镀物质;酸作为溶剂,用于消融溶液中的金属离子;多种添加剂用于增强电镀液和镀层的性能?捎糜诘缍频慕鹗糁柿习⒔稹⑼⑽臀辖,这些金属以离子的形式保存于电镀液中。常见的酸性溶剂包括硫酸(Sulfuric Acid)和甲磺酸(Methanesulfonic Acid)。添加剂包括整平剂(Leveler)和细化剂(Grain Refiner),其中,整平剂用于避免质料群集,提高电镀层平整性;而晶粒细化剂则可以避免电镀晶粒的横向生长,使晶粒变得越发细小。


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▲ 图2:电镀液中添加剂的作用(? HANOL出书社)

三、光刻胶剥离液(PR Stripper):使用溶剂完全去除光刻胶

电镀工艺完成后,需使用光刻胶剥离液去除光刻胶,同时注重阻止对晶圆造成化学性损伤或爆发残留物。图3展示了光刻胶去胶工艺的历程。首先,当光刻胶剥离液与光刻胶外貌接触时,两者会爆发反应,使光刻胶膨胀;接下来,碱性剥离液最先剖析并消融膨胀的光刻胶。

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▲ 图3:光刻胶剥离液的去胶工序(? HANOL出书社)

四、刻蚀剂:使用酸、过氧化氢等质料准确消融金属

晶圆级封装需要通过溅射(Sputtering)?工艺形成籽晶层(Seed Layer),即通过溅射或蒸馏的方法形成的一层用于电镀的薄金属。电镀和光刻胶去胶工序完成后,需使用酸性刻蚀剂来消融籽晶层。
?溅射(Sputtering):一种用高能离子轰击金属靶材,使喷射出来的金属离子沉积到晶圆外貌的物理气相沉积工艺。

图4展示了刻蚀剂的主要因素和作用。凭证差别的待消融金属,可选用差别刻蚀剂,如铜刻蚀剂、钛刻蚀剂、银刻蚀剂等。此类刻蚀剂应具有刻蚀选择性——在有选择性地消融特定金属时,不会消融或仅少量消融其它金属;刻蚀剂还应具备较高的刻蚀速率,以提高制程效率;同时还应具备制程的匀称性,使其能够匀称地消融晶圆上差别位置的金属。


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▲ 图4:刻蚀剂的主要因素和作用(? HANOL出书社)

五、溅射靶材:将金属沉积于基板上

溅射靶材是一种在物理气相沉积(PVD)?历程中,接纳溅射工艺在晶圆外貌沉积金属薄膜时使用的质料。图5展示了靶材的制造工序。首先,使用与待溅射金属层因素相同的原质料制成柱体;然后经由铸造、压制、和热处置惩罚最终形成靶材。

?物理气相沉积(PVD):一种接纳物理要领将质料疏散并沉积在特定外貌的薄膜沉积工艺。

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图5:溅射靶材的制作工序(? HANOL出书社)

六、底部填充:使用环氧树脂模塑料(EMC)、胶和薄膜填充孔洞,实现接缝;
与倒片键合(Flip Chip Bonding)相同,通过填充基板与芯片间的逍遥、或以凸点链接的芯片与芯片之间的逍遥,底部填充增强了接合处的可靠性。用于填充凸点之间空间的底部填充工艺分为后填充(Post-Filling)和预填充(Pre-applied Underfill)两种。后填充是指完成倒片键合之后填充凸点之间的空间,而预填充则是指在完成倒片键合之前举行填充。别的,后填充可进一步细分为毛细管?底部填充(Capillary Underfill, CUF)和模塑底部填充(Molded Underfill, MUF)。完成倒片键合之后,接纳毛细管底部填充工艺,使用毛细管在芯片侧面注入底部填充质料来填充凸点间隙,此种工艺增添了芯片和基板之间的间隙内外貌张力。而模塑底部填充则是在模塑历程中使用环氧树脂模塑料(EMC)作为底部填充质料,从而简化工序。
?毛细管(Capillary):一种用于将液体封装质料运送到半导体封装体的极细管材。

在预填充历程中,芯片级封装和晶圆级封装接纳的填充要领也有所差别。关于芯片级封装,会凭证接合处的填充物,如非导电胶(NCP)或非导电膜(NCF),凭证差别的填充物,其接纳的工艺和质料也不尽差别;而关于晶圆级封装,非导电膜则被作为底部填充的主材。图6说明晰差别类型的底部填充质料和相关工序。

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图6:差别类型的底部填充工艺(? HANOL出书社)

 在倒片封装和硅通孔(TSV)型芯片堆叠工艺中,底部填充质料是包管接合处可靠性的要害组成部分。因此,相关质料需知足腔体填充、界面粘附、热膨胀系数(CTE)??、热导性和热阻性等等方面的特定要求。
??热膨胀系数(CTE):一种质料属性,用于体现质料在受热情形下的膨胀水平。

七、晶圆承载系统:使用载片、暂时键合胶(TBA)、承载薄膜(Mounting tape)实现封装组装

晶圆承载系统工艺需充分支持薄晶圆载片和暂时键合胶等相关工序。载片脱粘后,需使用承载薄膜将正面和背面已形成凸点的薄晶圆牢靠在环形框架上。
在晶圆承载系统所使用的质料中,暂时键合胶尤为主要。在键合晶圆与载片形成硅通孔封装时,暂时键合胶必需在晶圆背面加工历程中坚持较强的黏附力, 以避免晶圆上的凸点等受损。别的,需确保不会泛起排气(Outgassing)?? 、逍遥(Voids)??、分层(Delamination)??和溢出——键合历程中粘合剂从晶圆侧面渗透等征象。最后,载体还必需具备热稳固性和耐化学性,在包管载片易于去除的同时,确保不会留下任何残留物。

??排气(Outgassing):气体从液体或固体物质中释放出来。若是这种气体凝聚在半导体器件外貌,并对器件性能爆发影响,则会导致半导体器件保存缺陷。

??逍遥(Voids):因气泡的保存,在质料内部形成的逍遥,有可能在高温工艺或脱粘历程中会膨胀,增添使器件爆发损坏或故障的危害。


??分层(Delamination):半导体封装中两个相连的外貌相互疏散的征象。
只管首选质料为硅载片,但玻璃载片的使用频率也很高。尤其是在脱粘历程中使用激光等光源的工艺时,必需使用玻璃载片。

八、晶圆级封装芯片封装洗濯:

尊龙凯时科技研发的水基洗濯剂配合合适的洗濯工艺能为芯片封装条件供清洁的界面条件。

水基洗濯的工艺和装备设置选择对洗濯细密器件尤其主要,一旦选定,就会作为一个恒久的使用和运行方法。水基洗濯剂必需知足洗濯、漂洗、干燥的全工艺流程。

污染物有多种,可归纳为离子型和非离子型两大类。离子型污染物接触到情形中的湿气,通电后爆发电化学迁徙,形成树枝状结构体,造成低电阻通路,破损了电路板功效。非离子型污染物可穿透PC B 的绝缘层,在PCB板表层下生长枝晶。除了离子型和非离子型污染物,尚有粒状污染物,例如焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘、灰尘等,这些污染物会导致焊点质量降低、焊接时焊点拉尖、爆发气孔、短路等等多种不良征象。

这么多污染物,究竟哪些才是最备受关注的呢?助焊剂或锡膏普遍应用于回流焊和波峰焊工艺中,它们主要由溶剂、润湿剂、树脂、缓蚀剂和活化剂等多种因素,焊后必定保存热改性天生物,这些物质在所有污染物中的占有主导,从产品失效情形来而言,焊后剩余物是影响产品质量最主要的影响因素,离子型残留物易引起电迁徙使绝缘电阻下降,松香树脂残留物易吸附灰尘或杂质引发接触电阻增大,严重者导致开路失效,因此焊后必需举行严酷的洗濯,才华包管电路板的质量。

尊龙凯时科技运用自身原创的产品手艺,知足芯片封装工艺制程洗濯的高难度手艺要求,突破外洋厂商在行业中的垄断职位,为芯片封装质料周全国产自主提供强有力的支持。

推荐使用尊龙凯时科技水基洗濯剂产品。


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