作者：廖志云

（深圳和美精藝半導(dǎo)體科技股份有限公司）

摘要：本文主要是對(duì)傳統(tǒng)集成電路裝片工藝所面臨的挑戰(zhàn)與使用DAF膜技術(shù)裝片過(guò)程中的局限性進(jìn)行論述，并且與當(dāng)前已有的DAF膜情況進(jìn)行深入的對(duì)比，對(duì)該方法的封裝工藝裝片、劃片等重點(diǎn)工序與變更情況進(jìn)行深入的描述，對(duì)于影響到晶圓背面的涂覆質(zhì)量中的關(guān)鍵因素進(jìn)行深入說(shuō)明。

0 引言

近幾年，將表面貼裝工藝用在印刷錫膏絲網(wǎng)印刷技術(shù)中，受到人們高度的重視，將該技術(shù)應(yīng)用到晶圓背面膠水涂覆工藝終，在膠水凝固之后，晶圓就好比粘了DAF膜一般，在進(jìn)入等待以后就開始進(jìn)入到下一道工序。該技術(shù)與DAF相比，雖然技術(shù)成本再低，但是該方法所制備的膠膜，厚度可以確定超過(guò)20μm，想要厚度低于20μm膠膜，該方法是難以做到的。本文主要是對(duì)在線制備方式，利用旋轉(zhuǎn)與噴霧模式，對(duì)于晶圓背面涂覆工藝進(jìn)行探討，由此提出相應(yīng)的解決意見，提高了芯片準(zhǔn)備工藝柔韌性，并且降低裝片成本。

1 晶圓背面涂覆的關(guān)鍵工藝與材料

晶圓背面涂覆系統(tǒng)在工作時(shí)，其流程為：將晶圓放到對(duì)應(yīng)的操作臺(tái)上，在完成自動(dòng)對(duì)位工作之后，系統(tǒng)使用真空方式，將整個(gè)晶圓固定到吸盤的對(duì)應(yīng)位置中，隨后開展進(jìn)一步的涂覆工作。隨后吸盤在一定速度下不斷旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到要求之后，噴膠頭開始從晶圓的中央位置，噴射出一些霧化膠水，隨后按照半徑方向，朝著邊緣逐步移動(dòng)。在完成初步的涂覆工作后，需要將晶圓移動(dòng)到對(duì)應(yīng)的UV工作站中，當(dāng)晶圓上的膠水被照射后，就開始進(jìn)入到半固化狀態(tài)，隨后晶圓與膠膜就開始形成一個(gè)整體，并且逐步完成切割、裝片、固化等一系列工序，主要情況如下圖1所示：

2 材料

作為晶圓背面材料，需要具備下述特性：一是半固化狀態(tài)之前，需要保證具備較低的黏度，由此才能確保膠水達(dá)到一個(gè)霧化效果；二是需要保證有適當(dāng)?shù)娜廴谡扯?，由此可以保證裝片工藝的整體質(zhì)量；三是在形成半固化狀態(tài)以后，應(yīng)當(dāng)保證其有著較低的彈性，避免后期出現(xiàn)變形情況；四是在半固化之后，應(yīng)當(dāng)具備較低的粘性，保證其有著姣好的保型性；五是在完成裝片后，對(duì)其進(jìn)行熱固化處理，需要保證與框架、基板以及硅片結(jié)合面，均有著足夠的剪切強(qiáng)度與剝離強(qiáng)度。WBC膠水的成分配比情況會(huì)直接影響到該膠水的性能，一些關(guān)鍵成分發(fā)生少量變化后，可以對(duì)膠水的噴涂情況、固化后的物理特性等帶來(lái)極大的影響。這些工作都要設(shè)備供應(yīng)商與膠水供應(yīng)商共同努力，通過(guò)多次試驗(yàn)，才能保證膠水質(zhì)量。

3 旋轉(zhuǎn)與噴霧

噴霧涂覆就是通過(guò)點(diǎn)膠閥中的高速噴嘴與壓縮空氣相互配合，隨后保證膠水呈現(xiàn)出霧化的狀態(tài)，隨后開始對(duì)晶圓背面完成連續(xù)的操作，使其形成一個(gè)完整的涂覆膜。旋轉(zhuǎn)涂覆方式的出現(xiàn)，就是使用點(diǎn)膠閥的噴嘴，保證將固定質(zhì)量的涂覆材料加入到晶圓的中央位置，當(dāng)晶圓處于一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，因?yàn)槭艿诫x心力影響，因此膠水會(huì)逐漸從晶圓的中央位置朝著外部開始擴(kuò)散，該工藝的出現(xiàn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在制備一些具備極佳一致性的微米級(jí)薄膜中。旋轉(zhuǎn)與噴霧相結(jié)合，形成一種全新的涂覆技術(shù)，該技術(shù)是由Musashi與Nordson Asumtek等多個(gè)點(diǎn)膠機(jī)供應(yīng)商所提供的產(chǎn)品，該技術(shù)將旋轉(zhuǎn)涂覆與噴霧涂覆兩種工藝優(yōu)點(diǎn)完整地結(jié)合起來(lái)，保證膠水具備均勻性，同時(shí)也能確保其厚度處于一個(gè)可復(fù)制的狀態(tài)，有效解決流掛、凹坑、氣泡等問(wèn)題。在該工藝中，有幾個(gè)控制要點(diǎn)需要人們高度關(guān)注。比如Nordson Asumtek公司所供應(yīng)的S930點(diǎn)膠機(jī)與DJ2X00點(diǎn)膠閥作為案例，對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明，因?yàn)镾930作為一個(gè)成熟性高、精密性強(qiáng)的點(diǎn)膠機(jī)，為其配備合適的點(diǎn)膠閥，可以將膠量控制在1個(gè)膠滴為1nl。DJ2X00點(diǎn)膠機(jī)作為該公司的一項(xiàng)專利，具備較高的精密性，可以保證膠閥在關(guān)閉時(shí)具備迅速性，確保膠量處于穩(wěn)定的狀態(tài)，不會(huì)發(fā)生拖尾問(wèn)題。在點(diǎn)膠閥中也加入了內(nèi)置式加熱器，保證膠水得到穩(wěn)定的預(yù)熱，并且降低膠水自身粘度，確保其霧化效果達(dá)到人們的預(yù)期。

4 B-Stage半固化

在完成WBC膠水的涂覆工作后，需要盡快地對(duì)WBC涂覆膠水，完成B-Stage半固化處理工作，由此才能保證在完成噴膠后，其厚度存在一致性，并且暫時(shí)減少其中的粘性，由此方便在晶圓涂覆之后，也能進(jìn)入到下一道工序中，接受其他工藝處理。通過(guò)使用UV照燈，對(duì)于B-stage進(jìn)行半固化處理，需要關(guān)注兩個(gè)重點(diǎn)部分。

4.1 UV劑量

UV劑量會(huì)直接對(duì)B-Stage的熔融粘度帶來(lái)影響，當(dāng)UV照射強(qiáng)度達(dá)到預(yù)期后，比如UV燈的數(shù)量、型號(hào)、照射距離等，均設(shè)置為定制，那么就需要改變照射時(shí)間，即可改變?cè)械腢V劑量，因劑量不同，所以會(huì)使得膠水中的熔融粘度發(fā)生改變。為了保證當(dāng)前裝片工藝滿足要求，需要保證膠水在一百度的條件下，其熔融粘度確定在100-200Pa·s。除此之外，UV照射時(shí)間在30秒左右時(shí)，因?yàn)槟z水中的熔融粘度較低，就會(huì)導(dǎo)致后續(xù)裝片工藝與固化工藝具備極差的穩(wěn)定性。

4.2 UV燈類型

在對(duì)UV燈的類型進(jìn)行選擇過(guò)程中，溫度成為一個(gè)重要的考慮因素。比如汞燈型的UV燈，因?yàn)槠錅囟容^高，即使加入紅外過(guò)濾裝置，在對(duì)膠水進(jìn)行半固化處理時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致晶元表面溫度較高，有時(shí)會(huì)達(dá)到一百八十?dāng)z氏度，由此使得膠水發(fā)生固化反應(yīng)。所以當(dāng)UV光源的波長(zhǎng)處于一致的狀態(tài)下，需要使用到脈沖式光源或者冷光源，由此可以降低溫度對(duì)整個(gè)工藝所帶來(lái)的影響。

5 UV劃片膜選擇情況

在使用WBC膠水制備的背面涂覆膜過(guò)程中，需要對(duì)膠膜的半固化狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)，確保其與NV層之間的粘性，只有其具備足夠的強(qiáng)度，才能有效的抵抗劃片時(shí)，因?yàn)樗畨?、切割等原因，?dǎo)致的剝離效應(yīng)。不僅如此，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)晶圓在劃好片之后，長(zhǎng)期留在UV劃片膜上的情況，所以需要對(duì)UV層與WBC膠膜之間，材料的遷移情況進(jìn)行了解，同時(shí)也需要了解UV層與WBC膠膜粘結(jié)力，是否會(huì)隨著時(shí)間推移，其穩(wěn)定性發(fā)生變化的情況。圖2為同一種WBC膠帶，和兩種不同的UV劃片，在經(jīng)過(guò)貼片后，材料所出現(xiàn)的遷移情況，通過(guò)觀察可知，劃片#1在放置七天后，出現(xiàn)明顯的膠殘留情況，并且對(duì)裝片工藝中，吸取芯片的穩(wěn)定性帶來(lái)影響，劃片#2表現(xiàn)得更為穩(wěn)定，并沒(méi)出現(xiàn)明顯變化。

6 裝片

通過(guò)對(duì)裝片工藝進(jìn)行深入調(diào)查后，筆者發(fā)現(xiàn)需要從兩個(gè)部分作出優(yōu)化：一是從切割部分開始，對(duì)完成切割的晶圓上吸取芯片的問(wèn)題，主要是從裝片機(jī)的頂針配置與吸嘴、頂出高度以及吸出時(shí)間等幾個(gè)方面作出優(yōu)化。在這時(shí)必須注意到，將WBC技術(shù)導(dǎo)入其中，需要確保芯片吸取具備穩(wěn)定性，由此才能保證同一個(gè)工藝窗口，不會(huì)隨著存放時(shí)間較長(zhǎng)，而導(dǎo)致其中的穩(wěn)定性發(fā)生變化。二是吸嘴需要將帶有膠膜的芯片粘貼到框架或者基板中，通常需要考慮到裝片壓力、裝片時(shí)框架或者基板溫度等。當(dāng)整個(gè)工藝處于常溫狀態(tài)下，會(huì)使其剪切強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，除此之外，裝片溫度會(huì)對(duì)高溫剪切強(qiáng)度帶來(lái)影響。但是為了保證裝片工藝具備可行性，需要在裝片溫度工藝窗口處，確保膠水粘度控制在100Pa·s~200Pa·s之內(nèi)。

7 固化

當(dāng)WBC膠水完成裝片之后，需要利用烘烤方式使其固化，由此可以提高其質(zhì)量，保證其在后續(xù)工序中，足夠應(yīng)對(duì)膜封與引線鍵合。因?yàn)樾酒?、膠水、基板的膨脹系數(shù)不同，難以保證其完全匹配，同時(shí)受到溫度影響，裝片之后基板會(huì)出現(xiàn)一定的翹曲情況。隨著固化溫度逐步提高會(huì)出現(xiàn)更為嚴(yán)重的翹曲情況。這種情況的出現(xiàn)，會(huì)導(dǎo)致鍵合工藝受到翹曲影響，無(wú)法繼續(xù)工作。所以需要對(duì)該部分工藝做出優(yōu)化處理，保證產(chǎn)品在膠水黏結(jié)強(qiáng)度與翹曲之間，獲得一個(gè)平衡的狀態(tài)。

8 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文主要是針對(duì)晶圓背面涂覆技術(shù)進(jìn)行深入的分析，無(wú)論是成本控制方面，還是膠層厚度方面，與當(dāng)前所采用的DAF技術(shù)相比，都具備明顯優(yōu)勢(shì)。該技術(shù)想要更好的推廣下去，需要在后續(xù)工作中重點(diǎn)研究如何將其嵌入到常用減薄系統(tǒng)中，由此才能保證未來(lái)在封裝領(lǐng)域更好發(fā)揮該技術(shù)的吸引力。