Покладка для чіпів лущення

Явище лущення
Явище, в якому частина поверхні колодки (а іноді і частина оксидного шару під накладкою) відшаровується з колодки разом з кулею припою, який називається металевим металевим колодкою. Малюнок 1а ілюструє мікроскопічну морфологію лущення алюмінієвих прокладок після скріплення кулі з золотом. Прокладки, показані на малюнку 1b, - від верху вниз, шар AI, шар Mosi₂, шар скляного скла (BPSG) та шар Sio₂. Видно чітко видно, що після того, як відбудеться лущення, топ -3 шари відшаровуються з колодки, виявляючи шар Sio₂ внизу.

0010-13927 П'єдесталь підйомник передує

Рис. 1 Семна діаграма проливання алюмінієвої прокладки на Фіг. 2 показує феномен лущення та мікроскопічна морфологія багатошарової композитної прокладки, що складається з AI-Si-Cu Pad та TIW шару.Фіг.2. Виховування явища та мікроскопічна морфологія багатошарових композиційних прокладок, що складаються з прокладки Ai-Si-Cu та шарів TIW

Покладки для склеювання розташовані на поверхні напівпровідникових пристроїв і піддаються хімічним та механічним навантаженням. Хімічні навантаження запускаються за допомогою процесів виготовлення вафельних вафель, таких як фенестрація шару пасивації, діелектричний шар шару та операції з очищення поверхні; Механічні навантаження індукуються процесами електричних випробувань та упаковки в наступному процесі. Тому прокладки повинні бути досить сильними, щоб протистояти цим навантаженням.

Ядром проблеми з лущенням колодки є конкурентна залежність між адгезією між кулею припою та алюмінієвим шаром на поверхні колодки, а також адгезія між алюмінієвим шаром на поверхні колодки та його адгезійним шаром та кремнієвою матрицею. У цих конкурентних відносинах, коли куля припою піддається зовнішній силі, якщо адгезія між алюмінієвим шаром на поверхні прокладки та її адгезійним шаром і кремнієвою матрицею досить сильна, тоді вона буде проявляється як куля припою, а колодка збивається з лущення або сама куля припою, що є нормальною ситуацією. І навпаки, коли адгезія між алюмінієвим шаром на поверхні прокладки та кремнієвою матрицею недостатньо велика, адгезія між кулею припою та алюмінієвим шаром на поверхні колодки буде домінуючим. У цей час, під дією зовнішньої сили, куля припою відшаровується від кремнієвої матриці з алюмінієвим шаром на поверхні колодки та її адгезійного шару, що призводить до явища лущення колодки.
Загалом, зв’язок між кулею припою та алюмінієвим шаром на поверхні колодки обмежений. Якщо піддатися зовнішнім навантаженням, поломка облігацій та лущення кулі припая повинні передувати лушлошенню. Тому, якщо колодка знаходиться в невигідному становищі в цих конкурентних відносинах, це означає, що адгезія алюмінієвої килимки слабка і є ризиком якості.

Поява явища лущення часто супроводжується внутрішніми травмами подушечками. Вважається, що ці внутрішні травми спричиняються під час скріплення упаковки або під час тестування зондування електричних продуктивності. Внутрішня травма PAD - це непомітна небезпека якості в процесі зв'язування дроту, і сильна внутрішня травма може призвести до розшарування або прямого лущення колодки. Інтегровані схеми з цими небезпеками для якості можуть бути знайдені та відхилені в тесті на електричну продуктивність. Однак більше внутрішніх травм перебувають у критичному стані, і початкова деградація електричних показників не є очевидною, і лише в наступних скринінгових випробуваннях, після температурного циклу, термічного удару, старіння, механічної вібрації та інших випробувань, будуть піддані проблеми, що проявляється як лущення, піттінг, дебатування, електричні показники відкритих колії тощо.
Хоча в більшості випадків напруга на прокладках під час процесу скріплення може бути зменшена шляхом оптимізації ультразвукових параметрів, очищення капіляра, вдосконалення процесу скріплення тощо. Це пояснюється тим, що в деяких випадках самі прокладки мають небезпеку якості через неналежне контроль у процесі виготовлення мікросхем, і ця внутрішня травма є вродженою. У цьому випадку параметри процесу не повинні бути сліпо зменшені, щоб уникнути лущення колодки, оскільки це не тільки не компенсує внутрішні травми, але й знизить надійність зв'язку між проводом облігації та колодкою. Для таких пристроїв доцільно проводити пакетну перевірку або скасувати їх безпосередньо, щоб запобігти цим слабким зв’язкам викликати проблеми в наступному процесі скринінгу або використання.

Ультразвукові параметрибули вивчені, щоб зазначити, що процес лущення накладки спочатку походить від тріщин на поверхні алюмінієвих прокладок та їх внутрішніх металевих шарів, а також невідповідна комбінація параметрів, таких як потужність зв'язку, сила зв'язку, час і температура, є причиною цього пошкодження. З цих факторів ультразвукова потужність має найважливіший ефект, оскільки енергія, яку вона забезпечує, сприяє зсувному ефекту між поверхнею та внутрішніми шарами колодки. Коли ультразвукова потужність занадто висока, це спричинить пошкодження металевого шару колодки, що, в свою чергу, спричинить явище лущення колодки. У випадку сили скріплення вся система склеювання м'ячів вимагає більшої енергії для ковзання, оскільки тиск, що чинить капіляр на кулі припою, гальмує тенденцію руху зсуву. Отже, з точки зору спричинення лущення прокладки, підвищення тиску насправді відіграє роль у пригніченні впливу ультразвукової потужності, тобто підвищення тиску зменшить появу лущення прокладки.

Температура попереднього нагрівання може пом'якшити прокладки, і в тих же умовах підвищення температури попереднього нагрівання може допомогти знизити швидкість відмови прокладок. Підводячи підсумок, вибір відповідних ультразвукових параметрів є ключовою необхідною умовою, щоб уникнути внутрішнього пошкодження прокладок через зв'язок. Деякі дослідники провели аналіз моделювання кінцевих елементів на вплив ультразвукової амплітуди на розподіл стресу прокладок на ультразвуковій частоті 138 кГц, а результати показані на малюнку 3. Як ви бачите з діаграми, під час процесу скріплення зміна стресу при русі капілярного та лише тоді, коли капілярі переміщуються до центральної області, створює розподіл стресу. Подальший аналіз моделювання показує, що напруга зв'язку в PAD збільшується зі збільшенням ультразвукової амплітуди, як показано на малюнку 4. Ці результати показують, що ультразвукова амплітуда суттєво впливає на напругу та деформацію проводу в процесі зв'язку.Фіг.3. Розподіл стресу в різний часРис.4. Вплив ультразвукової амплітуди на стрес для колодки

Подрібнювач
Капілярні леза відіграють вирішальну роль у процесі зв'язку мікросхем алюмінієвих процесів. Як ключовий носій для точного застосування ультразвукових параметрів до колодки, це незамінна частина всього процесу передачі енергії. Якщо капіляр є ненормальним, ультразвукову потужність і тиск важко діяти рівномірно і стабільно на колодці, що серйозно заважатиме нормальному поширенню ультразвукової енергії і негативно вплине на якість зв'язку. З іншого боку, згідно з аналізом дослідників, коли капіляр зазнає великої кількості операцій зв'язку, забруднена головка капіляра зазнає деяких змін. Через забруднення зростає площа контактної поверхні між капілярною головкою та кулею припою, що призводить до посилення адгезії між капілярною головкою та кулею припою, а також величиною вертикального навантаження на натягу також збільшуватиметься відповідно. Під час підйому капіляра вертикальне навантаження передається послідовно з капіляри до деформованої кулі, а потім до колодки. Це вертикальне навантаження - це пряме джерело потужності, яке запускає шкіру прокладок. Коли до колодки наноситься вертикальне навантаження, воно спричиняє тріщини в колодці. Ці тріщини спочатку проростають у області A, а потім поширюються по інтерфейсу до оксидного шару нижче колодки, врешті -решт, що призводить до виникнення лущення прокладки, процес, чітко проілюстрованого на малюнку 5. Крім того, статистика відображає чітку тенденцію, використовуючи капілярні лопатки, що застосовували більше 200, 000 разів у 87% випадків пілінгу та панелі. Результати досліджень також показують, що розумний вибір капілярної моделі є ключовим рішенням для покращення проблеми лущення прокладки алюмінієвих процесів. Коли ми вибираємо капіляр з конусом кута CA =70 градусів та невеликим кінцевим діаметром CD, а також збільшувати тиск зв'язування, це може позитивно вплинути на формування паяного суглоба. Це призводить до хорошого, рівномірного та достатнього контакту між пайкою та колодкою, фактично уникаючи проблеми місцевої концентрації напруги, спричиненої випинанням паяного суглоба. Крім того, куля припою, що утворюється CA =70 капіляра ступеня, має відносно тонкий скос екструзії, що робить його менш розсіюванням при проведенні ультразвукової енергії. Крім того, порівняно зі ступенем Ca =120, CA =70 Капіляри ступеня мають слабший ступінь накопичення енергії в центральній області кулі припою, що може значно зменшити пошкодження потужності скріплення алюмінієвим шаром у центральній області прокладки, а специфічні відмінності та переваги показані на рисунку 6.

0010-13774 assy, ​​підйомний підйомник\/passthru

图5焊盘起皮原因示意图Фіг.6. Порівняння впливу різних кутів конусу на зв’язок

Ковзання
У деяких випадках швидкість проливання алюмінієвого диска (ABPO) не могла бути знижена до нуля, навіть після оптимізації ультразвукової потужності, тиску та попереднього нагрівання, що дозволяє припустити, що в партії були принаймні інші фактори, що сприяли явищу ABPO. Дослідники встановили, що, оптимізуючи програмну систему для зменшення ковзання під час процесу зв'язку, прослизання між капілярним та кулею припою може бути значно зменшено. Як результат, напруга зсуву з внутрішньої частини колодки значно зменшується, тим самим ефективно уникаючи внутрішнього пошкодження колодки і, таким чином, усуваючи явище ABPO. На малюнку 7 показано ковзання кулі припою, і сліди, залишені ковзанням на золотому дротяному кулі, можна чітко видно на діаграмі. На малюнку 8 показано порівняння дії капіляри до та після оптимізації програмного забезпечення.Рисунок 7 ковзання м’яча пайка

Рис.8. Порівняння дії Capriillary до та після оптимізації програмного забезпечення

Дослідники спостерігали за допомогою лазерної конфокальної технології і виявили, що середня глибина ковзання клітин з лущенням прокладки становила 9,6 мкм, тоді як середня глибина ковзання зменшилася до 7,44 мкм після того, як програмне забезпечення, оптимізоване для зменшення ковзання. Обчислюється твердість Vickers золота, а середня сила ковзання елемента з лущенням колодки становить 48,7 GF, а середня сила ковзання зменшується до 29,2 GF після того, як програмне забезпечення оптимізує зменшення ковзання. Результати моделювання кінцевих елементів показують, що завдяки силі ковзання міцність зсуву BPSG в елементі ABPO становить 1,74 ГПа, тоді як міцність зсуву елемента без ABPO становить 1,29 ГПа.

Параметри обробки
Деякі дослідники вважають, що такі фактори, як температура попереднього нагрівання, потужність зв'язку та сила зв'язку, впливають на лущення колодки. Конкретні наслідки показані в таблиці 1.Таблиця 1 Вплив температури попереднього нагрівання, потужності скріплення та сили скріплення на лущення колодки

Виготовлення вафель
Під час виготовлення вафель залишки галогенів можуть мати корозійний вплив на алюмінієві прокладки та їх оксидні плівки. У той же час, металевий шар у колодці буде випаровуватися і розширюватися після нагрівання через поглинання вологи, що призведе до розшарування, що вплине на зниження адгезії металевого шару всередині колодки. Згідно з аналізом SEM\/EDX електропровідних прокладок для занурення нікелю-палладію (ENEPIG) після скріплення та лущення, окислення є основною причиною розшарування ПД та Ni. На малюнку 9 показана мікроскопічна топографія прокладки та проводки після того, як прокладка Enepig буде відкладена, а поперечний переріз орієнтованого іонного променя (FIB), показаний на малюнку 10, показує три різні області: область, через яку свинцева відокремлена, площа, яка трохи далеко від області, і звичайна референтна область.Рис.9. Мікроморфологія прокладок і веде після тогоРис.10. Поперечний переріз FIB

Встановлено п’ять поверхневих алюмінієвих шарів (М2) з різною товщиною 250 нм, 330 нм, 450 нм, 550 нм та 650 нм. Через 200 градусів та 3 години старіння результати показують, що тонший шар М2 більш схильний до невдачі на шиї кулі, подушання та відмови від полки, як показано на фігурах 11 - 13.

Малюнок 11 алюмінієві прокладки на чіпі

Рис. 12 Типові режими відмови в тесті на розтяг

Рис.13 Частка режимів відмови від лущення та паяльної кулі до загальних режимів відмови в тесті на розрив зв'язку змінюється залежно від товщини M2