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2023年2月23日
“先进封装与键合技术驶入发展快车道”
在线主题会议已圆满结束!
会议当天,演讲嘉宾们的精彩分享
引得在线听众踊跃提问
由于时间原因
很多问题都嘉宾们都未能及时回复
现在我社与演讲嘉宾共同整理了问题汇总
接下来
快来看看您的问题有没有被解答呢?
嘉宾专业解答
姚大平
江苏中科智芯集成科技有限公司-董事长、总经理
1、老师,请问堆叠系统的散热解决方案有哪些?
答
三维堆叠系统的散热方案与大功耗芯片封装的器件相差不大。散热方案的选择主要与不同类型的芯片之间的堆叠互连有关。对于大功耗的芯片系统第一步依赖于三维堆叠封装制备的散热通道加速热传导方法。然而通过改善芯片封装自身的热阻是非常有限的,主要方案还是在系统设计上,寻求解决热流密度更高的热设计方案是未来系统热设计层面最重要的挑战。风冷即将达到极限,封装级甚至进入封装内部的液冷方案将在未来成为超高功耗、超高热流密度先进封装技术下的主流散热解决方案。另外选择需要堆叠芯片的布线方案,避免芯片中高发热部分重叠,这不仅需要优化封装设计, 甚至需要在芯片设计时就重考虑后道互连(BEOL)散热分布。
问
2、三维芯片堆叠通孔金属化使用铜浆印刷电性能和可靠性会比电镀铜差嘛,铜浆印刷有市场吗?
答
首先,采用铜浆体填充后需要固化,这给通孔内纯铜形成时带来体积缩小,在通孔材料内部引入空洞;另一方面,这形成较大的界面应力,对通孔材料和封装器件都产生影响,严重影响通孔导电和器件的可靠性。此外,如果通孔直径很小,采用铜浆填充的工艺比较复杂,可能无法实现无空洞填充(Seamless Fill)。
问
3、激光辅助键合在3维封装的应用怎么看?
答
激光辅助键合(Laser Assisted Bonding)用于对速度、精度和局部非常小区域的精确加热、控制有高度需求的场合,例如芯片到基板(C2S)、芯片到晶圆(C2W)键合。快速温度循环可降低金属表面氧化的风险,并缩短生产环境中的工艺周期。相对于传统的回流焊、TCB,激光局部加热不需要额外的措施就避免热膨胀。激光辅助键合在键合温度、作业时间、热影响区大小等方面具有明显的优势,在高精密的芯片直接键合的最佳选择。
问
4、TSV转接板的临时键合工序现在主流的方式是热滑移解键合还是激光解键合呢?选择前者或者后者主要是从什么工艺方面考虑?
答
目前主流技术是采用激光解键合。通常临时键合晶圆(Wafer)/大板(Panel)是采用键合胶旋涂固化键合,工艺结束后,采用激光解键合。主要考虑到这种键合胶可以承受较高的温度(thermal budget), 而通常的采用滑移解键合的键合胶能承受的温度较低, 不适合做大部分的晶圆级工艺作业。
问
5、TSV未来会在先进封装占主导地位吗?
答
由于TSV的制备主要依赖芯片制造的设备、工艺技术,相对于晶圆级封装而言,其制造成本也是很高的, 这就必然限制了TSV的应用场景,目前其应用的领域主要在2.5D/3D等这样的高端芯片集成上面,此时生产成本不是主要考虑的因素,而集成模块的性能是重点, 如此看来,TSV不太可能占先进封装的主导地位, 而仅仅是诸多技术的一种。
问
6、重布线技术是主要应用在载板和中介层的制造上吗?
答
所有的晶圆级封装工艺上都应用到重布线(RDL)技术,是先进封装的基础与关键技术。在Bumping、WLCSP、Fanout、2.5D、3D等领域都有广泛应用。
问
7、预估高端封装在国内多久可以大批量制造?
答
所谓高端封装通常与高阶芯片或系统相关,如果接下来外国封锁高阶芯片(10nm以下制程),而国内厂商如果无法独立生产这些芯片(包括逻辑、存储、MEMS等),国内批量生产的规模就难以形成。不排除有些企业/研发机构现在就可以通过少量采购外来芯片进行小批量出货。
另一方面,国内由于高阶芯片的欠缺,对于采用封装方法制备高端芯片模块必然很热心投入,这样又会推动高端封装技术的发展。在国内能独立自主生产28/14nm各类芯片的时候,也就是国内大规模使用高端封装的时候,也许那时候中国与外国的封装技术有很大的差异。
嘉宾专业解答
蔡维伽
SUSS MicroTec 苏斯微技术-晶圆键合技术专家
问
1、目前国内厂商对SuSS等外企键合设备高度依赖,但鉴于目前的国际环境,国内厂商获取先进键合设备难度加大。请问目前国内键合设备在技术与产业化水平上与SUSS等大厂差距有多大?最大的挑战在哪儿?
答
我想难点主要在于工艺的验证,单纯高精度的对准就需要使用大量符合质量要求的晶圆进行测试。键合属于相对小众领域,这部分投入对于现有键合国产设备商还是非常大的。
问
2、晶圆键合在微波芯片晶圆上应用有什么好的应用,有什么优势?
答
微波暂时应该还不会用到混合键合,目前用其它键合方式更多。
问
3、这个是用什么方式来键合的?热按压吗?还是激光?
答
主界面是直接键合,铜柱间是扩散键合。
问
4、键合的材料?键合过程中需要温度控制吗?
答
预键合是常温过程,退火温度通常在200-400℃。
问
5、共混键合需要用到cmp工艺吧?
答
需要高质量的CMP工艺。
问
6、混合键合实现互联的工艺是什么?
答
铜pitch的互联。
问
7、W2W对于wafer TTV要求是多少?
答
对于TTV通常要求是建议在3um以下,但需要注意如果是楔形TTV的话其实更大也没有太大关系,但dishing的TTV对键合质量会有较大影响。
问
8、蔡总,请问suss设备混合键合前处理一般是亲水处理还是疏水处理?还是主要能力是等离子活化?
答
是的,是亲水处理。
问
9、Sequential D2W与collective D2W 两种精度现存差异有多少,后期哪种是优势发展的方向?如何解决Sequential D2W工艺中,先后键合的Die之间的相互影响?
答
目前业界对sequential D2W的关注度更高。但imec共同开发的collective bonding当然也尤其独特优点。而sequential D2W bonding也有一些工艺难点需要克服。通过合适的edge handling方式,先后键合die之间应该不会有影响,通常硅基材料在激活后的Q-TIME也是很长的,应该不会影响工艺良率。
问
10、ETC混合车道切换系统也能用到?
答
具体应用到哪种工艺芯片的话,主要看芯片工艺的需求。
嘉宾专业解答
王中宝
3M中国有限公司 -技术应用专家
问
1、请教芯片载带上对电磁干扰方面的保护,目前有没有明显的创新改进?
答
1.讲到电磁干扰,通常包括对别的电子器件系统的干扰或者芯片对外界干扰的抗干扰能力,我想这个问题主要想问的是装在载带里面的芯片对来自外界干扰的抗干扰能力;
2.事实上,载带对提升芯片抗电磁干扰的要求方面,主要是做到稳定的防静电要求,根据EIA相关标准的要求,载带的表面电阻如果能过稳定的控制在E4-E11 ohms,将有效的降低ESD干扰对芯片的破坏,阻抗太高太低都不太好,基于特殊的工艺和原材料控制,3M载带可以稳定的将表面电阻控制在这一范围内。
问
2、w2w混合键合(Cu-Cu)应用于量产,比较成熟的可应用Cu-via直径范围是多少,即直径的上下限分别是多少?
答
用于混合键合的Cu via直径通常在10um以下,目前在向1-3um直径发展。
问
3、咱们这款产品的客户是设计公司还是封装企业?
答
我想追加一个问题,芯片及其它元器件出货前的包装转运,这是所有载带的基本作用,其直接使用者是封测企业,或者某些IDM公司的后道封测制程。
问
4、Mark在芯片上的面积应该比载带上的面积相对大些吧?
答
芯片的趋势越来越小,所能用于在芯片背面marking的面积越来越小,同时marking可以记录的信息量也非常有限,并不能用于快速精确的定位追踪,此外某些场景下,芯片背面甚至不能打码,比如3D IC里面的Thin Die。
嘉宾专业解答
刘迪伟
3M中国有限公司 -市场部经理
问
1、UV固化胶涂布厚度控制多少范围呢?其涂布方式可否通过InkjetPrint方式实现呢?
答
UV胶涂布的厚度,可通过旋涂机台的转速来调节,一般转速越高厚度越薄。目前晶圆上的涂布厚度普遍在40-80um。推荐使用spin coating方式,通过其他方式可能不利于控制TTV。
问
2、请问红外激光解键合过程中热效应会造成热损伤吗?
答
解键合时,激光的大部分能量会聚焦在解离涂层的几微米厚度范围内,使该涂层局部瞬时升温从而灰化后解离。其周边的玻璃及UV胶所受到的温度及热效应比涂层小很多,不会对这两种材料有任何损伤,传导到晶圆的热效应就更低了。
问
3、老师好!会议上的这款胶膜粘性怎样,贴胶膜有专业设备或手法吗?怎么避免膜褶皱或者有气泡啊,特别是wafer表面不是很光滑的情况。谢谢!
答
胶膜粘性可参考TDS,贴胶膜一般需要专门的覆膜机结合自动化辊轴实现,通过设备的参数调整可最大程度避免褶皱或气泡。晶圆表面不光滑又是圆形,所以推荐用液态UV胶,而胶膜多用于面板。
问
4、请较3M的液态胶膜的工业应用在环保方面有没有进展?
答
WSS涉及的UV胶等材料,已在业内用于批量生产超过十年以上,使用的客户遍及亚洲、欧洲、北美等。所有材料都有RoHs报关等不含有害物质证明,符合美国、欧盟等国最严苛的环保法律法规。
问
5、glass基本剥离吋如何保证减薄的硅片不破裂?
答
此时硅片应被吸附于划片膜上面,有dicing frame支撑确保不破片。
问
6、3M的液态胶 膜的工业应用在环保方面有没有取得进展,材料是否有回收或再次加工使用得可能?
答
目前该材料没有回收及再次加工的情况。环保方面见Q4。
问
7、对载片玻璃的TTV的要求是什么?
答
对玻璃的要求,一般要和最后键合后的晶圆+玻璃整体TTV要求一致,如要求TTV在5um以内。特种玻璃厂家都能提供各种规格的玻璃。
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