用於扇出型晶圓級封裝的銅電沉積
發布時間:2020-07-14 責任編輯:lina
【導讀】隨著集成電路設計師將更複雜的功能嵌入更狹小的空間,異構集成包括器件的3D堆疊已成為混合與連接各種功能技術的一種更為實用且經濟的方式。
隨著集成電路設計師將更複雜的功能嵌入更狹小的空間,異構集成包括器件的3D堆dui疊die已yi成cheng為wei混hun合he與yu連lian接jie各ge種zhong功gong能neng技ji術shu的de一yi種zhong更geng為wei實shi用yong且qie經jing濟ji的de方fang式shi。作zuo為wei異yi構gou集ji成cheng平ping台tai之zhi一yi,高gao密mi度du扇shan出chu型xing晶jing圓yuan級ji封feng裝zhuang技ji術shu正zheng獲huo得de越yue來lai越yue多duo的de認ren可ke。此ci種zhong封feng裝zhuang解jie決jue方fang案an的de主zhu要yao優you勢shi在zai於yu其qi封feng裝zhuang的de基ji片pian更geng少shao,熱re阻zu更geng低di,電dian氣qi性xing能neng也ye更geng優you秀xiu。這zhe是shi一yi個ge體ti現xian“超越摩爾定律”的例子,即使用 “摩爾定律”以外的技術也能實現更高的集成度和經濟效益。
異構集成技術
高gao密mi度du扇shan出chu型xing封feng裝zhuang技ji術shu滿man足zu了le移yi動dong手shou機ji封feng裝zhuang的de外wai形xing尺chi寸cun與yu性xing能neng要yao求qiu,因yin此ci獲huo得de了le技ji術shu界jie的de廣guang泛fan關guan注zhu。構gou成cheng此ci技ji術shu的de關guan鍵jian元yuan素su包bao括kuo重zhong布bu線xian層ceng(RDL)金(jin)屬(shu)與(yu)大(da)型(xing)銅(tong)柱(zhu)鍍(du)層(ceng)。重(zhong)布(bu)線(xian)層(ceng)連(lian)通(tong)了(le)矽(gui)芯(xin)片(pian)上(shang)的(de)高(gao)密(mi)度(du)連(lian)接(jie)和(he)印(yin)製(zhi)電(dian)路(lu)板(ban)的(de)低(di)密(mi)度(du)連(lian)接(jie)。通(tong)常(chang)需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)多(duo)層(ceng)重(zhong)布(bu)線(xian)層(ceng),才(cai)能(neng)夠(gou)讓(rang)信(xin)號(hao)路(lu)由(you)至(zhi)電(dian)路(lu)板(ban)。
如圖1所示,大型銅柱是垂直連接不同層級的金屬支柱。頂部單個晶片的焊錫凸塊被放置於大型銅柱之上,並通過回流焊完成連接。

圖1. 2.5D封裝中的中介層結構
大型銅柱的工藝挑戰
大型銅柱的區別在於其尺寸大小:它的高度和寬度是標準銅柱的5倍bei之zhi多duo。構gou建jian大da型xing銅tong柱zhu的de傳chuan統tong方fang法fa是shi采cai用yong常chang規gui電dian鍍du,這zhe個ge過guo程cheng漫man長chang且qie緩huan慢man。而er最zui大da的de問wen題ti在zai於yu,此ci過guo程cheng通tong常chang會hui產chan生sheng不bu可ke接jie受shou的de不bu一yi致zhi結jie果guo。電dian鍍du銅tong柱zhu的de高gao度du會hui隨sui局ju部bu電dian流liu負fu載zai密mi度du的de不bu同tong而er變bian化hua,並bing可ke能neng在zai支zhi柱zhu頂ding部bu產chan生sheng一yi定ding程cheng度du的de隆long起qi或huo凹ao陷xian,而er不bu是shi所suo需xu的de平ping坦tan表biao麵mian(圖2)。這種高度與特征形狀的不一致,可能會需要額外的後續平麵化步驟(如CMP),並會導致連接不穩定,降低設備性能,增加總體工藝時間和成本。
影響以上電鍍結果的單個晶片布局差異包括特征形狀、寬度、深寬比以及周圍光阻的厚度和給定區域的特征密度。這些差異可能會演變成為晶圓、單個晶片或各個特征之間的差異。
jiejuezhegewentidefangfazhiyijiushizaimubiaohoudushangdianduduoyudejinshu,ranhounizhuandiandujihuayudianliufangxiang。zhejianghuishisuotianjiajinshu,yisuoxiaotongzhudegaodufenbu,huoshidaxingtongzhudedingbugengpingzheng。danzhezhongfangfakenengwufayouxiaotishengbutongchangdutongzhuchicundeyizhixing,erqietongchanghuidaozhibuliangbianxing,shidedaxingtongzhudebiaomiancucaoaoxian,bianyuanfushi。

圖2. 電鍍大型銅柱的常見差異包括電流負載問題、凹陷和凸起。
泛林集團的解決方案
泛林集團通過其獨有的Durendal®工藝解決這一問題。該工藝可以產出優質、光滑的大型銅柱頂部表麵,整個晶圓上的大型銅柱高度也非常均勻。整套Durendal®工藝可以在SABRE® 3D設備上實施完成。

圖3. 通過SABRE® 3D使用Durendal®工藝,產出尺寸均勻、高質量的大型銅柱。下方的圖片比較了晶圓邊緣(左側)與晶圓中心(右側)大型銅柱的高度差異。
Durendal®工藝提供了一種經濟高效的方式進行單個晶片堆疊,並能產出高良率以及穩固可靠的連接。在未來,我們期待Durendal®工藝能促進扇出型晶圓級封裝在單個晶片堆疊中得到更廣泛的應用。
(來源:作者:泛林集團)
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