Los procesos de formación de protuberancias en obleas han evolucionado en los últimos 10 años. La industria del montaje de semiconductores ha pasado de los procesos de formación de protuberancias mediante impresión de pasta de soldadura (con todos los problemas que ello conlleva, como la formación de huecos, la coplanaridad, la vida útil de la plantilla y las salpicaduras) a las protuberancias de soldadura galvanizadas, y ahora a los pilares de cobre galvanizados con microprotuberancias (tapas de soldadura), tal y como se muestra en la figura 1.
Figura 1: Evolución de la metalización y la estructura de los bultos de los chips invertidos
Las razones para pasar de los puntos de soldadura estándar a los pilares de cobre son, principalmente, las siguientes:
- allow high I/O ultrafine pitches (<80microns) without solder bridging
- mantener una distancia de separación elevada (entre el chip y el sustrato) para reducir la tensión en la superficie del chip
- eliminar o reducir los problemas de electromigración provocados por la concentración de corriente en la soldadura cerca de la UBM
En la figura 2 se muestra el flujo básico del proceso de formación de pilares de cobre y microprotuberancias.
Figura 2: Soldadura con pilares de cobre: desde el recubrimiento hasta el microbump acabado
Para eliminar los huecos en la unión final tras el reflujo, es fundamental que la superficie del microbump de soldadura tras el reflujo sea perfectamente hemisférica, lisa, libre de residuos orgánicos e inorgánicos y recubierta con una fina capa semipasivante de monóxido de estaño. Hay dos casos en los que el bump o microbump de soldadura debe someterse a reflujo:
- Una vez eliminadas la fotoresina y la capa de base, el protuberancia galvanizada en bruto queda contaminada por diversos óxidos e hidróxidos de estaño (debido a la reacción con el material de eliminación de la fotoresina, que es altamente corrosivo), además de residuos orgánicos atrapados en la superficie rugosa de la protuberancia galvanizada.
-
Si la oblea se somete a pruebas con sonda de tal forma que se deforme (se dañe) la parte superior del bultito de soldadura, es posible que también sea necesario volver a aplicar calor a dicho bultito para que recupere su forma hemisférica original. De este modo se eliminan los huecos relacionados con la deformación en la posterior unión tipo «flip-chip».
En una serie de entradas de blog posteriores, profundizaré en el uso de fundentes especiales para el montaje de microprotuberancias en obleas y en los aspectos críticos del control del proceso para obtener microprotuberancias impecables.
¡Salud!
Andy
