工藝流程中的凸點(diǎn)檢測(cè)
摘要 在制作球形焊料凸點(diǎn)過程中,每一道工藝流程后都采用多種檢測(cè)技術(shù)來(lái)捕捉凸點(diǎn)缺陷,這些目前已在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。
檢測(cè)技術(shù)
可以采用高級(jí)宏觀檢測(cè)、兩維和三維凸點(diǎn)檢測(cè)以及背面檢測(cè)技術(shù)搜集各種在流程中凸點(diǎn)和關(guān)鍵尺寸（CD）線條的信息。
高級(jí)宏觀檢測(cè)技術(shù)將獲得的圖像數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,探測(cè)出兩者的差別。這一方法可適用于凸點(diǎn)制造的大部分工藝步驟,這種方法可以檢測(cè)出由于凸點(diǎn)制作造成的表面殘留或缺陷——在這些缺陷造成粘結(jié)和互連問題之前就發(fā)現(xiàn)它們。過多的微�；蛉毕葸�表明生產(chǎn)設(shè)備或工藝可能存在某些問題。
2-D凸點(diǎn)檢測(cè)是對(duì)高級(jí)宏觀檢測(cè)搜集的數(shù)據(jù)進(jìn)行算法分析（因此消除了不必要的額外檢測(cè)）。該方法可以確定凸點(diǎn)的直徑并探測(cè)出凸點(diǎn)的位置偏移、表面微粒以及橋接的凸點(diǎn)——即凸點(diǎn)間被金屬短接。另外,該方法還可以測(cè)量直線和曲線的CD線,確實(shí)其尺寸是否在誤差容限之內(nèi)。
3-D檢測(cè)是用共焦方法確定凸點(diǎn)的高度、共面性、表面形貌和粗糙度。在電鍍工藝之后采用3-D凸點(diǎn)檢測(cè)可以搜集數(shù)據(jù)并預(yù)測(cè)在封裝中可能遇到的互連問題,與高級(jí)宏觀檢測(cè)方法類似,3-D凸點(diǎn)檢測(cè)也可在一定程度上監(jiān)控生產(chǎn)設(shè)備或工藝的潛在問題。
背面檢測(cè)方法利用分析反射光的圖像來(lái)確定晶圓背面化學(xué)殘留和其他不規(guī)則缺陷。背面殘留可能導(dǎo)致該位置的芯片與薄膜框架粘連和在芯片取出過程中導(dǎo)致開裂。另外,背面檢測(cè)還可以發(fā)現(xiàn)光刻工藝中由“熱點(diǎn)”造成的微粒。
凸點(diǎn)制作工藝
通常來(lái)講,凸點(diǎn)制作工藝包括聚酰亞胺圖案制備、基層金屬沉積、光刻膠沉積和圖案制備、電鍍、光刻膠去膠和基層金屬刻蝕,以及再流（圖1）。下面的部分將簡(jiǎn)略描述各個(gè)工藝步驟并介紹每步工藝之后所采用的檢測(cè)方法。
聚酰亞胺圖案制備——通過聚酰亞胺圖形化,也就是通常的光刻和顯影工藝,在晶圓的表面沉積一層透明的聚酰亞胺層。該層聚酰亞胺將在后續(xù)凸點(diǎn)制作工藝中充當(dāng)熱阻層。通過金屬焊盤和鎢通孔與下面的電路形成直接連接。在顯影過程中,由于金屬焊盤上去膠不徹底可能產(chǎn)生表面微粒和殘留,此時(shí)可以采用高級(jí)宏觀檢測(cè)技術(shù)探測(cè)這類缺陷。聚酰亞胺表面的微粒會(huì)導(dǎo)致后續(xù)工藝中金屬沉積出現(xiàn)問題。在某些情況下,微粒會(huì)使金屬層形成凸起最終導(dǎo)致封裝失效。另外,如果凸起部分破裂,則會(huì)在金屬上產(chǎn)生深入聚酰亞胺層的開路,導(dǎo)致致命缺陷。采用2-D檢測(cè)技術(shù)可以測(cè)量直線或曲線的CD線條——驗(yàn)證線寬是否在規(guī)定范圍內(nèi)。線寬超過規(guī)定的誤差容限會(huì)產(chǎn)生互連問題。值得注意的是在這一階段發(fā)現(xiàn)問題晶圓還可以返工。
基層金屬——基層金屬是指沉積在聚酰亞胺層之上的銅或鉛/錫導(dǎo)電層。由于沉積的金屬層與后續(xù)電鍍工藝得到的金屬形成直連,采用高級(jí)宏觀檢測(cè)技術(shù)可以探測(cè)那些會(huì)導(dǎo)致粘結(jié)和互連問題的表面微粒和殘留（圖2）,還能捕捉諸如金屬圖形缺失（圖3）之類的金屬沉積問題。表面微粒過多表明濺射金屬的腔室需要清洗。若腔內(nèi)附著過多的殘留,濺射過程中這些微粒就會(huì)飛落到晶圓表面（圖4）。2-D凸點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)可以測(cè)量CD線條的線寬和長(zhǎng)度。如果晶圓上CD線寬異常、微粒過多或金屬沉積質(zhì)量不好,在該工藝階段晶圓仍可以返工。在后鈍化工藝中,電感電容之類的無(wú)源器件集成到芯片,測(cè)量的線寬若超過規(guī)定的誤差容限,芯片的電學(xué)性能將受到影響。
