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本文展示了一種低成本的基于化學(xué)鎳/金碰撞下金屬化(UBM)的晶圓級碰撞工藝，用于所有翻轉(zhuǎn)芯片互連技術(shù)，如板上的翻轉(zhuǎn)芯片或封裝的翻轉(zhuǎn)芯片，這在今天的工業(yè)中使用。在下一個千年的晶圓制造中實施的化學(xué)鎳碰撞的兼容性表明，這是一項關(guān)鍵技術(shù)，不僅是今天使用的晶圓技術(shù)，特別是下一代的晶圓技術(shù)，包括300毫米晶圓和銅墊。
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圖1
圖1顯示了一批并行處理的晶片。12英寸晶圓的化學(xué)碰撞可以節(jié)省特定的成本，特別是由于標準工藝的12英寸設(shè)備需要照片成像，這需要昂貴的步進和12英寸的濺射和電鍍設(shè)備。與此相反，低成本的化學(xué)過程鎳/金碰撞需要特殊的晶圓碰撞罐，是一種特殊的成本節(jié)約，因為與標準的電鍍工藝相比，投資成本降低了5-10倍，在FC組件中，Ni/Au凸起實現(xiàn)了以下功能，它們保護鋁，作為一個附著力層和擴散屏障，保證與鋁綁墊穩(wěn)定可靠的接觸，除此之外，這主要是一個UBM的功能。
圖2顯示了作為各向異性傳導(dǎo)連接劑的化學(xué)鎳/金(ACF)翻轉(zhuǎn)芯片組裝的基礎(chǔ)，用于聚合物翻轉(zhuǎn)芯片組裝（導(dǎo)電粘合劑），以及使用不同焊料合金的焊接和直接芯片連接類型的應(yīng)用，
化學(xué)鎳/金碰撞是一種濕化學(xué)和無掩蔽的過程。隨著制造工藝的發(fā)展，所有類型的晶圓都可以與優(yōu)質(zhì)的標準工藝相結(jié)合，在一種特殊設(shè)計的碰撞線晶片中，可以鍍上直徑從4英寸（100毫米）到12英寸（300毫米）的材料。
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圖2
為了滿足晶圓碰撞的具體要求，開發(fā)了一種新型模塊化無鎳晶圓碰撞線，每個模塊可以取批次的50個晶片或10個晶片，這樣的處理是這個碰撞線的極高吞吐量的關(guān)鍵，再次決定了碰撞過程的總成本。
在晶片可以在生產(chǎn)線上被金屬化之前，在化學(xué)碰撞過程之前，晶片的背面必須被一個穩(wěn)定的抗蝕劑所覆蓋，下一步是在鋁清潔劑中處理墊，在鋁表面微刻時去除氧化層，預(yù)處理將在線路的第一個模塊中完成。對于化學(xué)鍍鎳，鎳的沉積速率為20μm/h，對于在300mm晶片上的均勻沉積設(shè)計了一個全新的碰撞模塊，在鎳上的最后一個金涂層是必要的，以防止氧化，并使長期溶解的碰撞。在整個工藝流程圖中，凸起的質(zhì)量由光學(xué)顯微鏡、輪廓儀測量和剪切試驗來控制，詳細的交叉切片分析采用了SEM和EDX。
關(guān)于Al/Ni界面的可靠性的詳細數(shù)據(jù)已發(fā)表。為了獲得可靠和可重復(fù)的結(jié)果，關(guān)于幾種類型的晶圓的化學(xué)鎳/金的碰撞，已經(jīng)定義了設(shè)計規(guī)則，研究了這些金屬的AlSi1%、AlSi1%Cu0.5%、AlCu2%和其他合金，所有類型都經(jīng)過了處理，結(jié)果是良好的。然而被鎳碰撞的晶圓也有一些限制，鋁粘結(jié)墊的厚度應(yīng)為1μm或更多，以便在清洗和活化后有足夠的鋁，鈍化的厚度沒有限制，但鈍化必須沒有缺陷，裂縫會導(dǎo)致鎳的生長，從而產(chǎn)生短路，這也會發(fā)生在晶片表面的處理，鎳也生長在不被氧化物或鈍化物覆蓋的硅上。
為了在高達12英寸的晶圓上進行晶圓級模板印刷的制造工藝，開發(fā)了一種特殊的工作支架和晶片處理系統(tǒng)，典型的焊料膏是粒徑低于20μm的Pb37Sn63合金，模板孔徑適合于特定的應(yīng)用，印刷膏體的體積由孔徑和模板厚度決定，選擇合適的模具幾何形狀是高打印收率的必要條件，針對該工藝制定了特殊的設(shè)計規(guī)則。
綜上所述，本文表明化學(xué)鎳/金碰撞過程，特別是通過加工12英寸晶片，為下一千年消費品的翻轉(zhuǎn)芯片互聯(lián)提供了一個強大的路線圖，概述了8英寸以下的化學(xué)鎳/金和焊料碰撞的工藝現(xiàn)狀，以及一種新的模塊化300mm晶片碰撞線的發(fā)展。在不久的將來，化學(xué)鎳/金作為地下金屬化的主要挑戰(zhàn)是減少50μm以下和在這個細瀝青區(qū)域焊料應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。