微电子封装中的薄膜技术

1、 Die attach 外围元件外围元件 互联线互联线 电导率高，且与温度的相关性小； 与玻璃不发生反应，不向厚膜介电体及厚膜电阻体中扩散； 与介电体及电阻体的相容性良好； 不发生迁移现象； 可以焊接及引线键合； 不发生焊接浸蚀； 耐热循环； 温度变化不产生局部电池，不发生电蚀现象； 资源丰富价格便宜。 丝网制板丝网制板 丝网丝网 乳胶膜乳胶膜 基板基板 印刷印刷 浆料浆料 浆料浆料 烧成烧成 丝网丝网 感光乳胶膜感光乳胶膜 被印刷物被印刷物 刮板刮板 浆料浆料漏印网版漏印网版 基板基板 清洗清洗 下部导体印刷下部导体印刷 干燥干燥 烧成烧成 绝缘层印刷绝缘层印刷 干燥干燥 烧成烧成 上部导体

2、印刷上部导体印刷 干燥干燥 烧成烧成 电阻体印刷电阻体印刷 干燥干燥 烧成烧成 玻璃覆层印刷玻璃覆层印刷 干燥干燥 烧成烧成 电阻修边调整电阻修边调整 检查检查 完成完成 备注：目数25.4mm/(丝径mm+开口长度mm) 与厚膜相比,薄膜的特点: 1、厚膜是由金属粉末烧结而成,厚度在1微米以上,薄膜 是由原子或原子团簇一层一层堆积而成,厚度在1微 米以下; 2、互连线可以做得更精细，具有更高的集成度 3、成膜更致密，互连线电导率更高，损耗更小 4、容易刻蚀，形成图形容易 5、节约材料,降低成本 薄膜的问题: 1、要形成原子级的有序堆积，成膜设备昂贵 2、薄膜更容易被腐蚀，更容易受到机械损伤

3、3、与基板的附着力比用烧结法形成的厚膜差 4、成膜过程中的原子原子团簇比粉末更容易被氧化， 因此对成膜材料的抗氧化性和成膜环境要求更 5、更容易发生迁移现象。 金属与半导体的集合部位不形成势垒; 对于n型半导体，金属的功函数要比半导体的功函数小; 对于p型半导体，与上述相反； 金属与半导体结合部的空间电荷层的宽度要尽量窄， 电子直接从金属与半导体间向外迁移受到限制等。 电导率要高； 对电路元件不产生有害影响，为欧姆连接； 热导率高、机械强度高，对于碱金属离子及湿度 等的电化学反应要尽量小； 置于高温状态，电气特性也不发生变化，不发生 蠕变现象； 附着力大，成膜及形成图形容易； 可形成电阻、电容

4、，可进行选择性蚀刻； 可进行Au丝、Al丝引线键合及焊接等加工。 由于严重的热适配，存在过剩应力状态，膜层从通常的 基板或者Si、 SiO2 膜表面剥离，造成电路断线； 由于物质的扩散迁移引起，其中包括电迁移、热扩散、 克根达耳效应、反应扩散等。 减少导体长度； 增加导体膜的宽度和厚度； 增加膜层的平均粒度等。 缺点：湿法成膜过程中环境杂质相对较多，成膜质量 相对较差。 Al材钼舟 硅片 Al膜 Al蒸气 蒸发电源 真空 蒸发成膜原理蒸发成膜原理 避免金属原子氧化 + + + + Al靶 Al膜 溅射成膜原理溅射成膜原理 阳阳 阴阴 避免金属 原子氧化 真空 Ar气 Ar+ Al膜与硅片之间的

5、结 合力比蒸发法要好 CVD反应器的简单结构示意图反应器的简单结构示意图 化学反应化学反应 正胶：曝光正胶：曝光 后可溶后可溶 负胶：曝光负胶：曝光 后不可溶后不可溶 基板基板 光刻胶光刻胶 成膜材料成膜材料 光刻胶剥离光刻胶剥离 成膜材料成膜材料 基板基板 光刻胶光刻胶 蚀刻蚀刻 光刻胶剥离光刻胶剥离 氢腐酸等腐蚀液 基板 薄膜 光刻胶（光致 抗腐剂） 湿法刻蚀湿法刻蚀 湿法刻蚀：湿法刻蚀： ?优点是选择性好、重复性好、生产效率优点是选择性好、重复性好、生产效率 高、设备简单、成本低高、设备简单、成本低 ?缺点是钻蚀严重、对图形的控制性较差缺点是钻蚀严重、对图形的控制性较差 氢腐酸等腐蚀液 基片 薄膜 光刻胶（光致 抗腐剂） 溅射刻蚀装置溅射刻蚀装置 + + + + + 光刻胶 金属薄膜 Ar气 阳阳 阴阴 对图形的控制精度较好，但速度较慢对图形的控制精度较好，但速度较慢 RIE刻蚀装置刻蚀装置 + + + + + 光刻胶 SiO2或硅原子 腐蚀性气腐蚀性气 体体与Ar气 阳阳 阴阴 化学腐蚀 物理轰击 + 对图形的控制精度较好，速度较也较快对图形的控制精度较好，速度较也较快 基板基板