如何提高微電子封裝的可靠性？

隨著技術(shù)的不斷日新月異，半導(dǎo)體IC制程及封裝環(huán)節(jié)精密度要求也隨之提高。半導(dǎo)體芯片制造過程中殘留的光刻膠會(huì)明顯影響芯片在生產(chǎn)過程中相關(guān)工藝質(zhì)量，從而降低芯片的可靠性和產(chǎn)品合格率。射頻等離子技術(shù)無(wú)法滿足高精度去膠的需求，且易導(dǎo)致芯片損壞。通過晟鼎國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的微波等離子技術(shù)，搭配射頻偏壓技術(shù)，可徹底清除芯片表面的殘留物，從而顯著改善可制造性、可靠性以及提高成品率。

IC制造工藝流程圖

芯片封測(cè)工藝流程圖

什么是微波等離子體？

當(dāng)氣體被加以足夠的能量便會(huì)離子化成為等離子體，例如電子、原子、原子團(tuán)、自由基團(tuán)等。常見等離子體電源激發(fā)頻率有三種，激發(fā)頻率為40kHz的為超聲等離子體電源，13.56MHZ的為射頻等離子體電源，2.45GHZ的等離子體為微波等離子體電源。微波等離子體是通過微波高能量激發(fā)通入的氣體，讓其成為微波等離子體。

微波等離子在電子封裝中的應(yīng)用

（1）FC封裝微波等離子處理：倒裝焊（FC）是指集成電路芯片的有源面朝下與載體或基板進(jìn)行連接。芯片和基板之間的互連通過芯片上的凸點(diǎn)結(jié)構(gòu)和基板上的鍵合材料來實(shí)現(xiàn)。這樣可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)械互連和電學(xué)互連。同時(shí)為了提高互連的可靠性,在芯片和基板之間加上底部填料。對(duì)于高密度的芯片,倒裝焊不論在成本還是性能上都有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì),是芯片電學(xué)互連的發(fā)展趨勢(shì)。

在倒裝芯片封裝，倒裝芯片的錫球與基板焊墊對(duì)接后，清洗完助焊劑后，依然需對(duì)芯片和基板之間進(jìn)行等離子體清洗，清除表面有機(jī)沾污及進(jìn)行表面再活化，使在灌膠(underfill)時(shí)，可以大大提高膠的流動(dòng)性，使膠能完全覆滿在倒裝芯片和基板之間，不造成空洞，減少填料的損耗，提高了密合強(qiáng)度，降低加熱時(shí)產(chǎn)生孔洞，提高產(chǎn)品可靠性和壽命。

（2）晶圓Plasma去殘膠：在銀漿粘接芯片工藝中，樹脂擴(kuò)散造成沾污或在固化過程中有機(jī)溶劑揮發(fā)，部分揮發(fā)物將沉積于電路表面，造成芯片、鍵合或焊環(huán)表面的微量沾污。為去除有機(jī)溶劑的沾污，需在裝片固化后，引線鍵合前進(jìn)行微波等離子清洗。

（3）金屬鍵合前處理：引線鍵合的質(zhì)量對(duì)微電子器件的可靠性有決定性的影響。鍵合區(qū)域不能存在任何污染物。通過微波等離子清洗能消除鍍金層表面的微小污物，有效改善焊接面浸潤(rùn)性，增強(qiáng)焊接材料的互融，從而有效地增強(qiáng)引線焊接強(qiáng)度。

（4）晶圓表面活化：通過微波等離子清洗能改善基板材料表面的親水性及增加潤(rùn)濕性能，提供良好的接觸表面，使共晶焊料和環(huán)氧樹脂材料在表面的流動(dòng)性好，可有效防止或減少焊接空洞的產(chǎn)生，保證高可靠的粘接和熱傳導(dǎo)能力。

微波等離子清洗機(jī)在封裝中的優(yōu)勢(shì)

通過微波高能電磁場(chǎng)激發(fā)通入的工藝氣體，使其電離產(chǎn)生等離子體，并直接作用在產(chǎn)品表面進(jìn)行清洗、活化、除膠、刻蝕。

半導(dǎo)體行業(yè)應(yīng)用案例

① 引線框架處理：

② Fr4板刻蝕：