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快速、高纯度的铜电镀实现次世代元件
 

【作者: 陶氏電子材料】2016年07月19日 星期二

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铜电镀在先进半导体封装中是形成重分布层( RDLs )的主流解决方案, RDL是传递处理进出封装的资料的导电迹线,也作为晶片小尺寸I/O 及与电路板更大尺寸连接之间的一种过渡。逐渐地,铜被用来做为增加 I/O 数的解决方案,而相较于传统控制塌陷高度晶片连接( C4 )凸块,使用铜柱更可能以较小尺寸及更高密度来成型。这些高密度解决方案对于​​提升用于云端伺服器的高性能 3DIC 处理器封装效能和可靠性具有关键性。然而,很明显的是3​​D IC 封装不会是促进所有封装应用改善的解决方案。


扇出型晶圆级封装( FOWLP )科技允许在越来越小的矽积体电路上越来越密集的阵列(area array)能更具成本效益地连接到印刷电路板。这不是一个新的方法,但经过十年的利基应用后,现正朝向更广泛的采用。 FOWLP 可以多种方式设计以满足全球电子元件产业─包括单晶片、单层上多晶片及多层多晶片的各种方案的需求,并承诺为大量消费性行动应用提供性价比的理想平衡。


图1 : 用于重分布层( RDL )的镀铜制程
图1 : 用于重分布层( RDL )的镀铜制程

为了满足消费性电子元件的价格目标, FOWLP制程必须设计为极高产出量和相对低成本同时满足非常严格的性能规格。尤其是,用于形成重分布层( RDL )的铜电镀制程必须能以高电镀速度形成小如个位数的微米级宽度的精确线条和空间图案。理想情况下,在同一种溶液中相同的铜电镀化学品可并用于电镀 RDL 及铜柱。


在最近的国际微电子与封装协会 IMAPS 元件封装会议上,陶氏演示该公司所提供和正开发以解决这些市场驱力的解决方案。陶氏的 INTERVIA 8540 铜电镀液已被广泛用于 RDL电镀,同时也是对新电镀化学品而言一种有益的基准。在300 毫米晶圆内部测试时, INTERVIA 8540 和新型 9000 化学品二者在RDL电镀都表现具有低的晶粒内高度均匀性(WID ),与在相同的电镀速率上几乎完全相同的效能。 INTERVIA 9000铜则能电镀出较不为隆起的外形。


对于铜柱应用方案来说,INTERVIA 8540 和 9000 铜化学品两者的结果皆证明了性能。铜柱电镀液需要以平整表面和高度均匀性来沉积铜柱,同时维持快速晶圆产出所需的高电镀速率。就此而言,较新的 INTERVIA 9000 铜化学品能够电镀出更平整的表面和至少平均电流密度18 ASD(每分钟4 μm)。



图2 : (source:psicases)
图2 : (source:psicases)

原型化学品也已被开发并为通常用于扇出型应用的电镀巨型铜柱进行评估。以前期的原型化学品电镀直径50 微米的铜柱,证明有能力以至少平均电流密度20 ASD( 4.4μm/每分钟)的沉积速率电镀出无缺陷的平整表面并具有优秀的晶粒内高度均匀性(WID) 效能。另一个同为扇出型应用的原型化学品也证明其有能力以高达平均电流密度 40 ASD ( 8.8μm/每分钟)电镀具备平整表面及良好 WID 效能的 200μm 直径铜柱。


若要了解陶氏电子材料如何优化其先进的 3DIC 和 FOWLP 电子封装材料,请查阅 于2016 年 IMAPS 国际电子封装会议发表的演讲稿「铜柱化学品评估」。


查阅更多演讲稿内容,请浏​​览网址:http://www.dow.com/webapps/include/GetDoc.aspx?filepath=elecmatls/pdfs/noreg/888-00027.pdf


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