1、采用芯片粘結(jié)劑的晶圓背面涂覆工藝在晶圓背面涂覆工藝中采用芯片粘結(jié)劑作為漿料,將其涂覆到晶圓背面之后再烘干。其優(yōu)點(diǎn)是同干膜方法相比成本降低20-30%，可以控制鍵合層厚度并且得到更高的單位時(shí)間產(chǎn)量。數(shù)十年來(lái)，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)一直都使用粘結(jié)漿料將芯片粘結(jié)到引線框架和其他基板上。通常粘結(jié)劑的涂覆采用注射器或更小的針孔，通過(guò)頂壓的方法實(shí)現(xiàn)。某些制造商，特別是在汽車用混合電路產(chǎn)業(yè)，還通過(guò)絲網(wǎng)印刷的方法涂覆粘結(jié)劑。但這樣做存在什么弊端呢？事實(shí)上會(huì)產(chǎn)生如下幾個(gè)問(wèn)題：速度在高度競(jìng)爭(zhēng)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，時(shí)間就是金錢。在某些情況下，粘結(jié)劑的涂覆會(huì)成為整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)率的瓶頸因素。如果可以更快地完成粘結(jié)劑涂覆，那么就可以提高生產(chǎn)

2、線運(yùn)轉(zhuǎn)速度，成本也會(huì)降低。原則上講，有幾種方法可以加速涂覆工藝，但到目前為止還沒(méi)有本質(zhì)性的改變。尺寸采用傳統(tǒng)的芯片粘結(jié)漿料，粘結(jié)劑會(huì)在芯片的四周形成一圈鑲邊。采用視覺(jué)指示器檢測(cè)鑲邊的情況可以確定施放的粘結(jié)劑是否足夠，并且這些在芯片四周的粘結(jié)劑還提高了芯片的剪切強(qiáng)度。然而，粘結(jié)劑鑲邊也增加了芯片占用的面積，這也意味著無(wú)論采用何種封裝形式，其尺寸都必須比芯片本身大一點(diǎn)點(diǎn)。在考慮到由于漿料體積、流動(dòng)性和漿料及芯片放置位置波動(dòng)帶來(lái)的誤差容限，這些額外的面積就變得非常顯著了（圖1）。由于所有的粘結(jié)劑漿料主要成分都是易于流動(dòng)的樹(shù)脂，因此芯片之間必須留有足夠的空隙，保證溢出的樹(shù)脂不會(huì)影響到周圍的鍵合焊盤如S

3、EM照片所赤質(zhì)量/可靠性將一個(gè)芯片放置到粘結(jié)漿料點(diǎn)的位置是一項(xiàng)精細(xì)操作。必須很好地控制放置力和時(shí)間，以保證芯片背面被粘結(jié)劑完全覆蓋；而且施加的力不能太大，否則粘結(jié)劑會(huì)從鍵合的位置擠壓出來(lái)。芯片放置的水平位置也極其重要。任何殘余傾斜都將在最薄的鍵合位置上產(chǎn)生較高的應(yīng)力，會(huì)影響后續(xù)的引線鍵合工藝或影響可靠性。此外，如果不能對(duì)前面介紹的幾個(gè)參數(shù)進(jìn)行控制，產(chǎn)品的短期和長(zhǎng)期可靠性都要受到影響。改變了什么？由于設(shè)計(jì)人員致力于將封裝變得更小更輕，以及制造企業(yè)致力于通過(guò)提高組裝速度來(lái)降低封裝成本，上面提到的所有問(wèn)題都變得更加突出。通常的情況是解決了一個(gè)問(wèn)題但同時(shí)其他問(wèn)題變得更為嚴(yán)重。例如，可以通過(guò)采用更高精度

4、的芯片鍵合機(jī)來(lái)解決芯片傾斜波動(dòng)問(wèn)題但與當(dāng)前的鍵合機(jī)相比，工藝的成本將變得更高或者速度變得更低。另一個(gè)趨勢(shì)是將多個(gè)芯片放到一個(gè)封裝內(nèi)。這些芯片被相鄰放置，在這種情況下，通過(guò)選擇粘結(jié)劑可以優(yōu)化芯片的間距。另外的可能是將芯片疊層放置。這種情況下芯片通常非常薄，并且粘結(jié)劑的厚度需要嚴(yán)格控制，否則無(wú)法防止粘結(jié)劑對(duì)芯片表面的污染。顯而易見(jiàn)，如果可以改變傳統(tǒng)的漿料粘結(jié)方法將具有很大的吸引力。一種已有的解決方案是采用干膜作為粘結(jié)材料，采用這種方法可以控制粘結(jié)層的厚度。或者也可以預(yù)先將干膜沖壓成型或在晶圓分割成單獨(dú)芯片之前粘結(jié)到晶圓背面。將這種材料粘結(jié)到引線框架上需要施加一定的熱和壓力，但這層粘結(jié)材料還是足夠堅(jiān)

5、硬，可以避免形成芯片周圍大的鑲邊或者造成顯著的芯片傾斜。這種方法廣泛用于芯片疊層應(yīng)用，在這種情況中成本并不是一個(gè)重要的考慮因素。但不幸的是生產(chǎn)和應(yīng)用干膜的成本都比采用漿料要高。因此，該種方法并不適合大規(guī)模生產(chǎn)或?qū)Τ杀久舾械膽?yīng)用。采取怎樣的解決方案？一種實(shí)用的解決方案是晶圓背面涂層（WBC）。采用WBC方法，使用的粘結(jié)劑是特別設(shè)計(jì)的漿料，可以將其涂覆到晶圓背面并烘干（圖2）。這種方法具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，包括：漿料的成本比干膜低20-30%。可以根據(jù)客戶要求控制鍵合層厚度。對(duì)鑲邊現(xiàn)象的控制與干膜產(chǎn)品相似。不需要采用涂覆操作，這樣可以得到更高的單位時(shí)間產(chǎn)量。完成涂覆的晶圓可以長(zhǎng)期存放。晶圓可以粘結(jié)到傳統(tǒng)的

6、劃片藍(lán)膜上并采用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械鋸進(jìn)行分離（圖3）。唯一需要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)芯片鍵合機(jī)進(jìn)行改動(dòng)的地方是需要在樣品臺(tái)上加裝加熱器，這樣可以保證粘結(jié)劑足夠柔軟可以潤(rùn)濕表面。M3.該示竜圖描述了整個(gè)皿工藝流軽*WBC工藝灌暫牌鼻口軾苛羈力+用的皿上冊(cè)井刷tKsmAx.拇羊瞬如即am牯埔訊#弊FIB卻野的BH采用絲網(wǎng)印刷平臺(tái)可以很快涂覆粘結(jié)層，就像在表面貼裝產(chǎn)品線上沉積焊料漿料一樣（圖4）。該平臺(tái)的價(jià)格比較低廉，精度足夠并且重復(fù)性好，可以保證以最低的損失完全覆蓋晶圓。采用這樣的印刷機(jī)，可以在晶圓背面以極小的厚度波動(dòng)沉積同心的粘結(jié)層。如果采用漏版和刮刀的合適組合，整個(gè)流程一般需要10-15秒。根據(jù)粘結(jié)劑的性能，也可以采用

7、乳膠絲網(wǎng)代替金屬漏版。為了適應(yīng)晶圓級(jí)漏版/絲網(wǎng)印刷工藝，開(kāi)發(fā)了自動(dòng)晶圓加載/卸載裝置。現(xiàn)有的模塊可兼容直徑為300mm甚至更大的標(biāo)準(zhǔn)尺寸晶圓。這些模塊直接集成到標(biāo)準(zhǔn)晶圓存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)中，例如JEDEC標(biāo)準(zhǔn)卡盤或FOUP這些廣泛為半導(dǎo)體工藝接受的裝置。將完成涂覆的晶圓卸載之后，可以放置到卡盤/托盤上或直接送入固化爐中。典型的加載/卸載裝置采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的SMEMA協(xié)議與其他相關(guān)設(shè)備通信。絲網(wǎng)的方法則從設(shè)計(jì)到結(jié)構(gòu)都參照了表面貼裝工業(yè)已有的技術(shù)。通過(guò)采用大單孔的不銹鋼絲網(wǎng)可以獲得非常好的結(jié)果。已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了有效厚度僅為37mm的絲網(wǎng)。刮刀也進(jìn)行了特別設(shè)計(jì)，其剛度很高，可以避免通過(guò)孔隙時(shí)粘結(jié)劑溢出，會(huì)得到非常薄和

8、均勻的涂層。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)印刷機(jī)的運(yùn)行和夾持機(jī)制進(jìn)行改進(jìn)后可以實(shí)現(xiàn)WBC。這包括為兼容超薄晶圓而進(jìn)行的工具校正。在整個(gè)工藝過(guò)程中晶圓必須保持平坦，這樣才會(huì)避免粘結(jié)層厚度的波動(dòng)。采用一個(gè)平坦度符合該應(yīng)用要求的平板來(lái)支撐晶圓。通過(guò)平板上多孔陶瓷的通道獲得真空，可以無(wú)損壞的吸牢晶圓（圖5）。圖蒞晶圓托扳上帶右用于我得真空的多空通道.可以無(wú)損壞的吸牢晶圓.非接觸式的測(cè)量設(shè)備可以精確地計(jì)算出粘結(jié)層的厚度，但在量產(chǎn)條件下對(duì)每個(gè)晶圓都進(jìn)行快速的檢查是不現(xiàn)實(shí)的。這樣，在使用形貌儀對(duì)工藝進(jìn)行校正后，在生產(chǎn)過(guò)程中每隔一段時(shí)間對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試的方案顯得更為可行。一旦整套系統(tǒng)搭建之后，由于漏版或絲網(wǎng)印刷設(shè)備和工藝都非常穩(wěn)定，所

9、以幾乎不需要對(duì)工藝進(jìn)行大的調(diào)整。整套系統(tǒng)，包括印刷機(jī)、晶圓夾持設(shè)備和線上固化爐需要約32萬(wàn)美元，如果采用200mm晶圓，其單位時(shí)間產(chǎn)量可達(dá)60-85wph。除了可以解決上面列出的幾個(gè)基本問(wèn)題外，WBC方法還有一些額外的優(yōu)點(diǎn)。其中包括：由于消除了鑲邊現(xiàn)象，在芯片尺寸為小于0.5X0.5mm時(shí)，對(duì)粘結(jié)漿料的用量減少10倍。由于應(yīng)用集中到某個(gè)印刷領(lǐng)域的濕粘結(jié)劑，提高了對(duì)存貨的控制。這也減少了采用化學(xué)品工藝中對(duì)工程和安全控制的昂貴需求。事實(shí)上可以采用晶圓代工設(shè)備印刷粘結(jié)劑，這樣又消除了在封裝或“后道”設(shè)備階段對(duì)濕粘結(jié)漿料的需求。由于只有一種漿料厚度，而不是像采用干膜工藝那樣需要多種厚度和寬度，又可以獲得額外的存貨控制。WBC的現(xiàn)狀如何？第一代的WBC產(chǎn)品目前已經(jīng)面世了，并且具有導(dǎo)電和絕緣兩種粘