半导体-新型封装.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 大马士革镀铜，要求每分钟镀一片，TSV要求20分钟以内，业内有采用甲基磺酸铜的倾向 难点之三：较高的沉积速率 TSV硅孔的孔内面积（平方微米） 填孔所需镀铜时间（分钟） ● ● 数据来源：罗门哈斯 镀铜互连技术最大难点 杂质含量多要求在ppb量级水平，微尘数量必须在很少的范围 难点之四：纯度要求高 镀铜互连技术最大难点 我们取得的核心成果 Inclined Vias Vertical Vias 不同硅孔填充效果 我们发现的填充机制 我们与上海新阳半导体材料股份公司合作，经过近两年的努力，发现了新的填充机制，据此已成功开发出国内第一代超级镀铜溶液，效果良好。目前，正在进行工业化产品开发 加速区 抑制区 极化电位 电流 我们发现的镀铜超填充机制 加速剂尽量在低极化区发挥作用； 抑制剂尽可能在高极化区发挥作用 chip RCC core substrate adhesive chip RCC core substrate adhesive 基于芯片/器件内置的基板镀铜技术 电镀/印刷 Au/Ni 电镀/印刷 凸点材质 焊锡球 金 金 电镀 金 金镀层 熔融键合 基板侧 表面材质 焊锡层 焊锡层 制备方法 制备方法 电镀/印刷 电镀/印刷 电镀 电镀 接触键合 各项异性导电胶 Au/Ni 电镀 高密度键合互连技术 含Cr中低温新型无铅焊料 Sn-9Zn-0.05Cr Sn-9Zn-0.3Cr Sn-9Zn-0.1Cr Sn-9Zn Sn-9Zn-XCr 0 0.05 0.1 0.3 加 热 前 加 热 后 250℃×25 h 使金相组织显著细化 抗氧化性提高近三倍 延展性提高30%以上 润湿性得到相应改善 有效抑制IMC层生长 随着绿色电子技术的发展，微互连关键材料——无铅焊料的应用越来越广泛。但目前应用的无铅焊料存在着熔点高、成本高、焊接界面IMC层生长过快或抗氧化性较差，抗冲击性不好等问题。为此，本研究室展开了大量的基础研究工作，成功开发了一系列含微量Cr新型中低温无铅焊料。该成果申请国家发明专利6项（已授权4项）。 微量Cr的作用 焊料的抗氧化性 IMC层的抑制效果 焊料的力学性能 Sn-3Ag-3Bi Sn-3Ag-3Bi-0.1Cr Sn-9Zn-3Bi-xCr Sn-3Ag-3Bi-0.3Cr Sn-3Ag-3Bi 上海市浦江人才计划（No.05PJ4065） Journal of Electronic Materials, 35:1734(2006) Cr对Sn-Ag-Bi焊料IMC层的抑制效果 三维封装对键合技术的新要求 键合尺寸进一步降低，凸点等精度要求提高； 降低键合温度，减少应力影响 尽量避免使用助焊剂 前后道工艺有良好兼容性； 简化工艺，降低成本； 凸点的无铅化； DIE Chip Chip 印刷线路板（PCB） 高密度微凸点的电沉积制备技术 随着封装密度的提高和三维封装技术的发展，微凸点尺寸与间距变得越来越小。当凸点尺寸缩小到40微米以后，目前工业上采用的置球法和丝网印刷法将难于保证精度，成本也将大幅上升。光刻-电沉积方法是高密度凸点形成的有效方法。本研究所已成功开发了无铅微凸点的整套技术，为今后工业化生产奠定了基础。 电沉积后的微凸点 回流后的微凸点 电沉积微凸点的制作过程 电沉积法制备高密度凸点的优势 各种各样的电镀凸点 电沉积后的Sn凸点 回流后的微凸点 我们研究室制作的各种凸点 Cu/Ni/In凸点 电镀凸点应注意的事项 需要等离子刻蚀 镀液要保证良好的浸润性 超声处理有助于凸点形成 低温键合互连技术进展 接插式键合互连方法 数据来源：日立 Au-In低温互连 低温键合技术进展 在低温下生成高熔点的金属间化合物 基于纳米阵列材料的低温固态互连技术 SEM images of the Ni nanocone arrays. (a) Low magnification, (b) high magnification. Demonstration of the bonding process. Shear strength of the bumps. SEM image of the interface. (a, b) edge of the bump, (c, d) center of the bump. 电子封装中的微互连大都采用焊料的熔融焊接方法，由于存在助焊剂污染，熔融焊料流溢等问题，很难适应今后的三维高密度封装。为此，我们提出了基于纳米阵列材料的低温固态焊接方法，根据目前的初步研究，证明该方法是非常可行的，在今后3D高密度电子封装技术中有望得到