Các quy trình va chạm wafer đã phát triển trong 10 năm qua. Ngành công nghiệp lắp ráp bán dẫn đã chuyển từ các quy trình va chạm sử dụng in kem hàn (với tất cả các mối quan tâm về độ rỗng, độ đồng phẳng, tuổi thọ của khuôn in và bắn tóe) sang các va chạm hàn mạ và bây giờ là các trụ đồng mạ có các va chạm siêu nhỏ (đầu hàn). như thể hiện trong hình 1.
Hình 1: Sự tiến hóa của kim loại hóa Flip-Chip Bump và cấu trúc
Lý do chuyển từ mối hàn tiêu chuẩn sang trụ đồng chủ yếu là:
- allow high I/O ultrafine pitches (<80microns) without solder bridging
- duy trì khoảng cách xa (khoảng cách giữa chip và đế) để giảm ứng suất trên bề mặt chip
- loại bỏ hoặc giảm các vấn đề di cư điện tử do dòng điện chen chúc trong mối hàn gần UBM
Quy trình cơ bản để hình thành trụ đồng/vết lồi nhỏ được thể hiện ở Hình 2.
Hình 2: Hàn trụ đồng: từ mạ đến vi điểm hoàn thiện
Để loại bỏ các lỗ rỗng trong mối hàn nóng chảy cuối cùng, điều quan trọng là phải có bề mặt microbump hàn nóng chảy hoàn toàn hình bán cầu, nhẵn, không có cặn hữu cơ và vô cơ, và được phủ một lớp thiếc monoxide bán thụ động mỏng. Có hai trường hợp mà phải nóng chảy lại vết hàn hoặc microbump:
- sau khi lớp phủ quang và lớp hạt giống bị loại bỏ, lớp mạ điện thô sẽ bị nhiễm bẩn bởi nhiều loại oxit và hydroxit của thiếc (do phản ứng với vật liệu dải chống ăn mòn cao), cùng với các mảnh vụn hữu cơ mắc kẹt trong bề mặt lớp mạ thô.
-
nếu wafer được thử nghiệm bằng đầu dò theo cách tạo thành (làm hỏng) phần trên của gờ hàn, gờ này cũng có thể cần phải được nấu chảy lại để đưa nó trở lại trạng thái đúc thành bán cầu nguyên sơ. Điều này loại bỏ các khoảng trống liên quan đến đồng xu trong mối nối lật chip tiếp theo.
Tôi sẽ đi sâu hơn vào việc sử dụng các chất trợ dung cho wafer bumping chuyên dụng và các khía cạnh quan trọng của quá trình kiểm soát để tạo ra các microbump nguyên sơ trong các bài đăng trên blog tiếp theo.
Chúc vui vẻ!
Anh Andy
