晶圓凸點技術概述

2021-08-21 00:24:29 字數 1343 閱讀 8571

製作晶圓凸點的關鍵是ubm(under ball metal,沉積凸點下金屬層)。影響焊錫凸點結構可靠性的最直接因素就是ubm的製作質量。

ubm的主要作用是:a.作為互聯的鍵合層;b. 阻擋ball材料原子擴散至下層金屬材料;c. 粘接下層介電材料和金屬層,並阻擋汙染物沿介電層水平方向遷移至下層金屬。

考慮到成本效益高於其他工藝特別是蒸鍍,目前ubm多數由濺鍍工藝製作。一般而言,ubm必須要承受多次回流(經常高達20次)而不損壞。由於ubm是將焊錫凸點和焊盤金屬化層貼上在一起的結構,所以它還必須通過切應力和拉伸應力的測試。因此,ubm必須具有足夠的強度,不會因為時間、溫度、濕氣和偏置電壓等因素發生效能退化。

凸點工藝介紹:

1. 蒸鍍

蒸鍍法凸點製作技術由ibm發明並應用與量產。其採用cr和cu材料,通過鉬投影掩膜進行蒸鍍製作ubm。對於高含鉛焊料凸點具有極高的可靠性。蒸鍍工藝中,掩膜對中十分重要,並且掩膜設計必須考慮cte和晶圓的動態溫度變化。

由於蒸鍍工藝材料利用率較低,所以工藝成本極高。同時蒸鍍工藝一般可接受的面陣列節距極限為225um,不適應當前產品對於低節距的要求。

2. 模板印刷/濺鍍工藝

在模板印刷工藝中,典型的ubm結構為al/ni-v/cu、ti/w/cu等。模板可以是金屬掩膜或光學掩膜。

光學掩膜可以製作較細節距的凸點,但用於更細節距的話良率是主要問題,對於較大節距本工藝也收到限制,比如較薄或較脆的晶圓。模板印刷工藝的的低成本是有限制的,電鍍時必須使用光學掩膜。 細節距凸點容易產生凸點的空洞缺陷。由於助焊劑必須與焊膏混合,回流工藝必須監測和控制空洞的形成。

3. 電鍍工藝

電鍍工藝應用於極細節距凸點的成本效益最好,良率最高,速度最快,凸點密度高。

一般流程是通過盲鍍或濺射(成本更低)一層ubm,再使用光刻膠製成的電鍍掩膜,通過顯影形成側壁斜率精確控制的焊壩。然後電鍍凸點,回流後刻蝕ubm。

該方法可以製作pitch低至50um的凸點,且分布均勻。

最後,附一張copper pillar bump 截面圖~

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