Reflow von Copper Pillar Mikrobumps

Waferbumping-Verfahren haben sich in den letzten 10 Jahren entwickelt. Die Halbleitermontageindustrie hat sich von Bumpingverfahren, welche den Lötpastendruck (mit all seinen Problemen des Voidings, Koplanarität, Schablonenstandzeiten und Spritzer) auf beschichteten Lötkugeln verwenden, hin zu beschichteten Copper Pillars mit Mikrobumps (Lotendkappen) bewegt. Siehe Abbildung 1.

Abbildung 1: Die Evolution der Metallisierung und Struktur von Flip-Chip Bumps

Die Gründe für den Wechsel von standardmäßigen Lotbumps zu Copper Pillars sind hauptsächlich folgende:

·         sie ermöglichen hohe E/A Ultrafine-Pitches (< 80 Mikrometer) ohne Lotbrücken

·         sie haben hohe Stand-Offs (Chip - Substrat Abstand), um Spannungen auf der Chipoberfläche zu verringern

·         sie unterbinden oder verringern Elektromigrationsprobleme, die durch Current Crowding (Stromzusammendrängung) im Lot nahe des UBM verursacht werden

Der grundlegende Verfahrensfluss für die Copper Pillar/Mikrobump-Bildung ist in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2: Copper-Pillar Lot: vom Beschichten zum fertigen Mikrobump

Um Voids in der fertigen, Reflow-Naht zu verhindern, ist es wichtig, dass die Mikrobump-Lotoberfläche ebenfalls einem Reflow unterzogen wurde und eine perfekte Halbkugel darstellt, die glatt, frei von organischen und anorganischen Rückständen ist und mit einer dünnen halbpassivierenden Schicht aus Zinnmonoxid (Fotolack) überzogen ist. Es gibt zwei Fälle, in denen der Lotbump oder Mikrobump einem Reflow unterzogen werden muss:

1.    nachdem die Fotolack- und Saatschicht abgezogen wurden, ist der raue galvanisierte Bump mit verschiedenen Zinnoxiden und -hydroxiden (durch die Reaktion mit dem hochkorrosiven Resistmaterial) sowie mit organischem Schmutz verunreinigt, der sich in der rauen galvanisierten Bumpoberfläche angesammelt hat.

2.    wenn der Wafer mit einer Sonde so getestet worden ist, dass Ausprägungen (Schäden) am Lotbump zurückbleiben. Dieser Bump muss dann eventuell auch erneut einem Reflow unterzogen werden, um die ausgeprägte Oberfläche wieder zu einer perfekten Halbkugel zu formen. Dadurch werden Voids in der anschließenden Flip-Chip-Naht vermieden, die durch Ausprägungen entstehen.

Ich werde zur Verwendung spezieller Waferbumping-Flussmittel und wichtigen Aspekten der Verfahrenskontrolle, um makellose Mikrobumps zu formen, in den folgenden Blogbeiträgen eingehen.

Bis bald!

Andy

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