Wirebondinghasbeenthemostwidelyusedandflexibleform of interconnecting technology in semiconductor manufacturing [1] .Themechanicalreliabilityofwirebondsinamicroelectronic package depends to a big extent on the formation of intermetallic compounds at the interface, environmental stress cycling of the module, fatigue and bonding process itself.债券过程控制和债券质量监控一直是制造OEM的主要关注点。电线键合是一个复杂的过程,具有许多参数(例如功率输入,粘结压力,粘结时间,阶段温度,传感器配置)。对于这样的制造过程,确定主要因素及其影响对于过程优化很重要。常规传感器组件包括以一端耦合的PZT(铅 - 循环酸 - 二烷基)驱动元件,以及键合工具耦合到传感器的输出端。为了维修/更换需求,该工具在组件上螺钉固定。这是具有“蟹腿”键合工具的三维结构。螺钉固定条件(工具上的扭矩值)可能会影响包装实践中的传感器性能,但是很少有有关此
摘要 在激光辅助键合工艺中检查激光束和芯片是否对准的动作称为芯片束对准。当前的芯片束对准方法是简单的肉眼目视检查,这使得该方法极易受到人为错误的影响,因为它取决于负责它的工程师/操作员的感觉和能力。此外,它缺乏明确的定量评估标准。本研究的目的是开发一种基于计算机视觉算法的无人为错误的芯片束对准方法。专用的图像采集相机与基于计算机视觉的定制软件相结合,成功地将芯片和激光束对准,精度为 0.060 毫米。简单的硬件设置与用户友好的软件相结合,使其成为一种方便的现场使用方法。 关键词 计算机视觉、芯片束对准、激光辅助键合、LAB。
热键合(TSB)是一种模具到die的键合方法,它在粘结过程中将新型的热压缩键合与超声波(美国)焊接结合在一起,因此,在微电子粘结应用中使用了每种质量的最佳质量。最初,TSB主要用于电线键合技术[1]。我们引入的引入通过降低在半导体制造中非常有吸引力的施加的粘结压力和温度来增强键合过程。Flip-Chip键合是针对区域阵列连接的一种无焊的模具到die键合技术(图1)。该方法用于将ICS底部的一系列金色凸起(图2)连接到基板上的镀金垫上。通常使用热压缩键合法[2],这是一个简单,干净且干燥的组装过程。纯热压缩键合通常需要> 300°C的界面温度[2,3]。此温度会损坏包装材料,层压板和一些敏感的微芯片[4]。这种下一个级别的键合解决方案在翻转芯片键合中非常有利,因为界面温度和粘结力通常可以低得多。分别在100至160°C和20和50g/ bump之间[2]。
— 键合过程中铜 (Cu) 箔的氧化会使熔化温度从 1,083°C 降低到 1,065°C — 最大金属化厚度为 1 毫米 — 陶瓷的两侧都必须有金属化层 — 例如氧化铝 (Al 2 O 3 )、氮化铝 (AlN) 和氧化锆 (ZrO 2 ) 掺杂的高性能基板 (HPS)。 o 活性金属键合 (AMB)
摘要:报道了一种采用临时键合技术制备的微型压阻式压力传感器。在SOI(Silicon-On-Insulator)晶片的器件层上形成传感膜,将传感膜与硼硅酸盐玻璃(Borofloat 33,BF33)晶片键合支撑,经硼掺杂和电极图形化后通过Cu-Cu键合剥离。将处理层减薄、刻蚀后键合到另一片BF33晶片上。最后采用化学机械抛光(CMP)减薄衬底BF33晶片,降低器件总厚度。切割后用酸溶液去除铜临时键合层,剥离传感膜。制备的压力传感器芯片面积为1600 µ m×650 µ m×104 µ m,传感膜尺寸为100 µ m×100 µ m×2 µ m。在0~180 kPa范围内获得了较高的灵敏度36 µ V / (V · kPa)。通过进一步减小宽度,所制备的微型压力传感器可以轻松安装在医疗导管中用于血压测量。
在微电子领域,铜线越来越多地代替金线用于制作键合互连。在这些应用中使用铜有许多潜在的好处,包括更好的电气和机械性能以及更低的成本。通常,导线键合到铝接触垫上。然而,人们对导线/垫界面处 Cu/Al 金属间化合物 (IMC) 的生长了解甚少,如果过度生长,会增加接触电阻并降低键合可靠性。为了研究 Cu 球键合中 Cu/Al IMC 的生长,在 250 C 下高温老化长达 196 小时,以加速键合的老化过程。然后记录了 Cu/Al IMC 的生长行为,并获得了 6.2 ± 1.7 · 10 14 cm 2 /s 的 IMC 形成速率。除了垂直于键合界面的常规 yz 平面横截面外,还报告了平行于界面层的 xy 平面横截面。在光学显微镜下,在球键合 xy 平面横截面上,Cu/Al 界面处有三层 IMC 层,它们的颜色不同。微 XRD 分析结果证实,Cu 9 Al 4 和 CuAl 2 是主要的 IMC 产物,而发现第三相,可能是 CuAl。在老化过程中,IMC 膜从键合外围开始生长,并向内传播至中心区域。随后,随着老化时间的增加,在 IMC 层和 Cu 球表面之间观察到空洞,也是从键合外围开始。空洞最终连通并向中心区域发展,导致球和金属间层之间几乎完全断裂,这是 81 小时后观察到的。2007 Elsevier Ltd. 保留所有权利。
目前,微电子设备中用于芯片到封装连接的最常用材料是铝(Al)焊盘和铜(Cu)线。然而,用于连接这些组件的引线键合工艺可能导致金属间化合物的形成,从而导致电化学腐蚀 [1 – 3] ,以及产生柯肯达尔空洞 [4,5] 。这些问题严重限制了微电子封装的长期可靠性。为了解决半导体行业对材料的成本效益、性能和可靠性的担忧。自 21 世纪初以来,人们定期评估铜焊盘上的铜线键合(Cu-to-Cu 键合)方法,但从未发展成为工业应用。2018 年的综述 [6] 总结了挑战和局限性。铜是一种很有前途的微电子材料,因为它的电导率与铝的电导率之比为 5:3,而且熔点高,大大降低了电迁移 [7]。电沉积铜的固有特性,例如与发芽/生长类型相关的杂质和微观结构演变,会使其对腐蚀敏感。虽然铜的氧化膜提供了一定的防腐蚀保护,但它不像不锈钢等其他金属上形成的钝化膜那样稳定、致密或均匀 [8,9]。铜焊盘的集成对半导体行业提出了重大挑战。实现铜的受控表面状态对于实现与封装的可靠连接至关重要。
首字母缩略词: ACGIH:美国政府工业卫生学家会议 C:摄氏度,F:华氏度 CAA:清洁空气法案 CAS:化学文摘社 CSA:加拿大标准协会 CEPA:加拿大环境保护法案 CERCLA:综合环境反应、赔偿和责任法案 DOT:运输部 EHS:极其危险物质 EPCRA:紧急计划和社区知情权法案 IARC:国际癌症研究机构 IMO:国际海事组织 LD50:50% 致死剂量 LC50:50% 致死浓度 NIOSH:国家职业安全与健康研究所 NTP:国家职业安全与健康研究所 MSHA:矿山安全与健康管理局 OSHA:职业安全与健康管理局 RCRA:资源保护与回收法案 RTK:知情权 RQ:可报告数量 SARA:资源保护与回收法案 TSCA:有毒物质控制法案 TPQ:阈值规划数量 WHMIS:工作场所危险材料信息系统 wt.:重量
摘要 本研究研究了铜突起对连接电阻的影响,作为中通孔硅通孔 (TSV) 晶片混合键合的详细数据。在制备了多个具有不同铜突起量的 Cu TSV 晶片和 Cu 电极晶片并通过表面活化键合方法使用超薄 Si 膜进行键合后,通过四端测量评估了键合晶片的连接电阻(即 TSV、Cu 电极和界面电阻之和)。结果表明,Cu 突起量是中通孔 TSV 晶片与超薄 Si 膜混合键合的关键参数,通过调节 Cu 突起可以在不进行热处理的情况下实现 TSV 和 Cu 电极之间的电连接。关键词 中通孔 硅通孔(TSV) 直接Si/Cu研磨 混合键合I.引言 随着摩尔定律的放缓,带有硅通孔(TSV)[1-6]的三维集成电路(3D-IC)已经成为实现高速、超紧凑和高功能电子系统的可行解决方案。3D-IC在某些电子系统中的接受度越来越高。然而,要将3D-IC技术应用于许多电子系统,需要进一步降低TSV形成成本、实现TSV小型化和提高TSV产量。在各种TSV形成工艺中,中通孔Cu-TSV工艺可以有效减小TSV尺寸并提高TSV产量,因为该工艺易于形成(1)小TSV,并且(2)TSV与多层互连之间的电接触。然而,如果晶圆背面露出的TSV高度变化很大,则可能会发生TSV断裂或接触失效。在之前的研究中,我们提出了一种 Cu-TSV 揭示工艺,包括直接 Si/Cu 研磨和残留金属去除 [7-9](图 1),以克服这一问题。首先,使用新型玻璃化砂轮进行直接 Si/Cu 研磨,并使用高压微射流 (HPMJ) 对砂轮进行原位清洁。由于非弹性