bumping凸块技术与工艺简介.pdf

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BumpingBumping凸凸块技块技术与工艺介绍术与工艺介绍目目录录一、来料一、来料Wafer二、溅射工艺二、溅射工艺三、光刻工艺三、光刻工艺四、电镀工艺四、电镀工艺五、目前公司产品类型五、目前公司产品类型一、IncomingWafer介绍介绍AlSiNP-Si二、溅射工艺二、溅射工艺SputterSputter是真空镀膜的一种方式。

它的工作原理是在高真空的状态中冲是真空镀膜的一种方式。

它的工作原理是在高真空的状态中冲入氩气，在强电场的作用下使气体辉光放电，产生氩正离子，并加速入氩气，在强电场的作用下使气体辉光放电，产生氩正离子，并加速形成高能量的离子流轰击在靶材表面，使靶原子脱离表面溅射形成高能量的离子流轰击在靶材表面，使靶原子脱离表面溅射（沉积沉积）到硅片表面形成薄膜。

它具有以下的优点：

到硅片表面形成薄膜。

它具有以下的优点：

11、不用蒸发源加热器，避免了加热材料的污染；、不用蒸发源加热器，避免了加热材料的污染；22、能在大面积上淀积厚度均匀的薄膜，台阶覆盖性能好；、能在大面积上淀积厚度均匀的薄膜，台阶覆盖性能好；33、淀积层与硅片衬底附着力强。

、淀积层与硅片衬底附着力强。

SPUTTER的工艺流程及形成薄膜（的工艺流程及形成薄膜（UBM层）：

层）：

特点：

特点：

溅射形成的金属薄膜表面光亮如镜，无氧化现象，纯溅射形成的金属薄膜表面光亮如镜，无氧化现象，纯度高，粒子好，膜层均匀，厚度达到一定要求。

度高，粒子好，膜层均匀，厚度达到一定要求。

AlSiNTiCu预清洗预清洗SRD甩干甩干烘烤烘烤工序检验工序检验溅射溅射原理

（一）Pre-Clean目的：

去除Wafer表面有机物污染和颗粒；Pre-Clean用丙酮、异丙醇、水等三种溶剂:

丙酮是有机溶剂，能够溶解Wafer表面有机物，异丙醇能够溶解丙酮，同时又能以任何比例溶解在水中，最后通过纯水QDR，达到清洗Wafer，去除Wafer表面有机物污染和颗粒的目的。

使用超声波+有机溶剂清洗:

超声清洗有时也被称作“无刷擦洗”，特点是速度快、质量高、易于实现自动化。

它特别适用于清洗表面形状复杂的工件，如对于精密工件上的空穴、狭缝、凹槽、微孔及暗洞等处。

通常的洗刷方法难以奏效，利用超声清洗则可取得理想效果。

对声反射强的材料，如金属、玻璃、塑料等，其清洗效果较好；对声吸收较大的材料，如橡胶、布料等，清洗效果则较差些。

采用超声波清洗时，一般应用化学清洗剂和水基清洗剂作为介质。

清洗介质本身利用的是化学去污作用，可以加速超声波清洗效果。

（二）溅射

（二）溅射等离子体介绍等离子体介绍等离子体是部分电离的电中性的气体,是常见的固态，液态，气态以外的第四态。

等离子体由电子、离子、自由基、光子、及其它中性粒子组成。

由于等离子体中电子、离子和自由基等活泼粒子的存在,因而很容易与固体表面发生反应。

这种反应可分为物理溅射和化学反应。

物理溅射是指等离子体中的正离子在电场中获得能量去撞击表面。

这种碰撞能移去表面分子片段和原子，因而使污染物从表面去除。

另一方面，物理溅射能够改变表面的微观形态，使表面在分子级范围内变得更加“粗糙”，从而改善表面的粘结性能。

等离子体表面化学清洗是通过等离子体自由基参与的化学反应来完成。

因为等离子体产生的自由基具有很强的化学活性而降低了反应的活化能，从而有利于化学反应的进行。

反应中产生的易挥发产物（主要是气体）会脱离表面,因而表面污染物被清除。

反应的有效性,即表面改性的有效性取决于等离子体气源,等离子系统的组合,及等离子工艺操作参数。

溅射机台ETCH腔利用的是物理溅射，光刻、电镀的等离子刻蚀主要利用化学反应进行表面清洗。

EtchEtch介绍介绍在腔体顶部有射频感应线圈，采用频率为750兆赫的高频电源感应加热原理，使流经石英管的工作气体（Ar、N2、空气等）电离所产生的火焰状的等离子体，就是电感耦合高频等离子体（InductivelyCoupledPlasmatorch，简称ICP）。

同时，在腔体顶部射频感应产生的电场作用下，等离子体按照顺时针旋转加速；在NegativeDCBias（负性直流偏转电压）作用下向下直线加速；等离子体高速冲击放在阴极上的Wafer，起到Etch的作用。

腔体内壁装有石英，主要作用是吸附Etch过程中产生的杂质；通过加大功率、延长时间，调整Ar流量，可以作为干法腐蚀，去除Wafer表面不必要的金属层。

（注意：

长时间高功率的Etch生产，温度会急剧升高，致使Tray盘变形，导致机台故障，产品发生异常。

）SputterSputter原理原理在充入少量Ar的Stepper腔内。

靶材是阴极，Wafer是阳极。

当极间电压很小时，只有少量离子和电子存在；电流密度在10Aera数量极，当阴极（靶材）和阳极间电压增加时，带电粒子在电场的作用下加速运动，能量增加，与电极或中性气体原子相碰撞，产生更多的带电粒子；直至电流达到10Aera数量极，当电压再增加时，则会产生负阻效应，即“雪崩”现象。

此时离子轰击阴极，击出阴极原子和二次电子，二次电子与中性原子碰撞，产生更多离子，此离子再轰击阴极，又产生二次电子，如此反复。

当电流密度达到001Aera数量级左右时，电流将随电压的增加而增加，形成高密度等离子体的异常辉光放电，高能量的离子轰击阴极（靶材）产生溅射现象。

溅射出来的高能量靶材粒子沉积到阳极（Wafer）上，从而达到溅射的目的。

在磁场的作用下，电子在向阳极运动的过程中，作螺旋运动，束缚和延长了电子的运动轨迹，从而提高了电子对工艺气体的电离几率，有效地利用了电子的能量，因而在形成高密度等离子体的异常辉光放电中，正离子对靶材轰击所引起的靶材溅射更加有效。

同时受正交电磁场的束缚，电子只有在其能量消耗尽时才能落在玻璃上，从而使磁控溅射具有高速、低温的优点。

Stepper腔体结构腔体结构SputterSputter与与BUMPBUMP的关系的关系：

Bumping工艺是一种先进的封装工艺，而Sputter是Bumping工艺的第一道工序，其重要程度可想而知。

Sputter的膜厚直接影响Bumping的质量，所以必须控制好Sputter的膜厚及均匀性是非常关键。

UBMUBM层厚度与元件功能的原理：

层厚度与元件功能的原理：

1、功率：

功率越大膜层（UBM层）越厚2、时间：

时间越长膜层越厚可以通过调节这两个因素来控制膜厚（UBM层厚度），使溅射出的膜层厚度达到客户要求。

当前凸块工艺采用的当前凸块工艺采用的UBMUBM层结构种类：

层结构种类：

序号序号类型类型UBM1thUBM2th1GoldbumpTiW/3000Au/10002PillarbumpTi/1000Cu/400080003SolderbumpTi/1000Cu/40004EtchbumpTiW/2000Cu/10000硼注入Sputter工序质量控制：

工序质量控制：

1、表面质量控制：

、表面质量控制：

溅射好的溅射好的Wafer应平整光亮，要避免擦伤、金属应平整光亮，要避免擦伤、金属颗粒掉落。

颗粒掉落。

擦伤会影响擦伤会影响bump结合力结合力2、UBM层厚度控制：

符合参数指标。

层厚度控制：

符合参数指标。

三、光刻工艺三、光刻工艺光刻工艺原理：

光刻工艺原理：

通过光刻将光刻版上的图形印刷到通过光刻将光刻版上的图形印刷到WaferWafer上，首先要在上，首先要在WaferWafer上涂上一层感光胶，在需要开口的地方进行高强光线曝光（紫外上涂上一层感光胶，在需要开口的地方进行高强光线曝光（紫外线），让光线通过，然后在经过显影，将开口处的胶去掉，这样线），让光线通过，然后在经过显影，将开口处的胶去掉，这样就可以得到我们所需要的就可以得到我们所需要的CDCD开口。

开口。

所谓的所谓的CDCD（criditlecriditle-dimensionsdimensions）也即光刻的开口。

）也即光刻的开口。

光刻工序中的曝光和显影它有着照相的工艺原理。

光刻工序中的曝光和显影它有着照相的工艺原理。

光刻工艺流程光刻工艺流程涂胶烘烤曝光显影显检涂胶后涂胶后显影后显影后CHUCK台台圆片光刻版接触式镜子光源过滤器聚集镜片掩膜版缩影镜片晶片投影式曝光原理图曝光原理图CHUCK台圆片光刻版接近式曝光方式有三种接触式曝光:

解晰度好,但掩膜版易被污染（KarlSuss光刻机）接近式曝光:

解晰度降低,但掩膜版不易被污染（KarlSuss光刻机）投影式曝光:

解晰度好,并且掩膜版不易被污染（Stepper光刻机）在Bumping生产中,一般采用接近式曝光和投影式曝光两种方式.光刻版与光刻胶的关系：

光刻版与光刻胶的关系：

11、正胶版：

、正胶版：

光刻版出现的白区，透过光照后，与胶发生光学反应，再光刻版出现的白区，透过光照后，与胶发生光学反应，再通过感光胶的反应（显影液），得到所需要的通过感光胶的反应（显影液），得到所需要的CDCD开口区开口区。

2.2.负胶版负胶版光刻版出现的黑区与正胶版相反，透过光的区域不会被显影掉，未透光的区光刻版出现的黑区与正胶版相反，透过光的区域不会被显影掉，未透光的区域与胶发生化学反应（显影液），将需要的光刻胶留在域与胶发生化学反应（显影液），将需要的光刻胶留在WaferWafer表面，表面，负胶的作用：

一般用来对芯片起表面保护作用、压点转移、重新布线开口。

负胶的作用：

一般用来对芯片起表面保护作用、压点转移、重新布线开口。

针对针对BumpBump与与BumpBump之间间距很小或之间间距很小或开口开口尺寸要求放大或缩小时尺寸要求放大或缩小时当前光刻胶使用种类：

当前光刻胶使用种类：

序序号号光刻胶光刻胶名称名称光刻胶型号光刻胶型号匹配用显影液匹配用显影液用途用途备注备注1正胶正胶TOKP-CA100TOKP-7G常规产品常规产品CD开口开口将要淘汰将要淘汰2正胶正胶AZP4620AZ400k量产批量产批CD开口开口3负胶负胶PIMEII-8124ERPolyimideAZ-A515AZC-260RDLCu线表面保护线表面保护CMD客户指客户指定用定用4负胶负胶HD4100AZ-A515AZC-260表面保护表面保护目前优化改进目前优化改进型型5负胶负胶JSRTHB120NRMX500Goldbump胶厚胶厚25um以上以上6负胶负胶JSRTHB151NRMX3000Pillarbump胶厚胶厚85um以上以上光刻工序的质量控制：

光刻工序的质量控制：

a、孔是否完全开出，有无残胶、孔是否完全开出，有无残胶b、图形完整、尺寸准确、边缘整齐、陡直、图形完整、尺寸准确、边缘整齐、陡直c、图形套合十分准确、图形套合十分准确,无污染无污染d、图形内无残留物、图形内无残留物对下道工序的影响：

对下道工序的影响：

a、有残胶、有残胶Bump长不出或不牢。

长不出或不牢。

b、CD开口尺寸决定开口尺寸决定Bump的尺寸的尺寸c、开口的角度以及、开口的角度以及SideWall的平整度决定的平整度决定Bump的垂直度的垂直度影响光刻质量的因素影响光刻质量的因素*光刻胶膜厚度和质量。

*掩膜版的质量。

掩膜版套准精度直接影响光刻的精度。

*曝光的平行度。

曝光光线通过透镜应成平行光束，与掩膜版和胶面垂直，否则光刻图形产生变形和或图形模糊。

*小图形引起的光衍射。

光线通过细小间隙的图形边缘会引起衍射现象，使应遮蔽部分的胶膜感光，显影后会留下一层薄的胶膜。

*曝光时间的影响。

由于光的衍射和散射，曝光时间越长，分辨率越低。

*衬底反射的影响。

*正胶显影液温度对CD影响大。

*显影时间过长或太短。

*显影液配比不当。

四、电镀工艺四、电镀工艺电镀工艺及流程：

（以电镀工艺及流程：

（以Cubump挂镀为例）挂镀为例）镀铜前微腐蚀出货Descum装片装片QDRQDRQDR镀铜