Chemische Beschichtungsmaschinen für verschiedene Metallbeschichtungen
In der Halbleiterindustrie wird das stromlose (e-less) Beschichtungsverfahren für die Endbearbeitung der Oberfläche von Kontaktflächen verwendet. Dieses Pad-Finishing-Verfahren bietet eine Vielzahl von Vorteilen, z. B. Lötbarkeit, Zuverlässigkeit usw. Abhängig von den Pad-Materialien und den Backend-Prozessen muss die Zusammensetzung der galvanischen Metallisierung entsprechend gewählt werden. Beispiel:
- e-Ni/Au
- e-Ni/Pd
- e-Ni/Pd/Au
- e-Ni/Ag
Pac Tech ist ein umfassender Lösungsanbieter für die stromlose Beschichtung von Halbleiterwafern, der über mehr als 25 Jahre Erfahrung in dieser Branche verfügt. Wir machen Ihnen verschiedene Vorschläge, die auf Ihren Bedürfnissen basieren.
Wafer Level Packaging-Dienstleistung (WLP-Service)
Als Einstiegsproduktion können wir unseren Subcontracting-Service/WLP-Service anbieten, der für eine Massenproduktion ohne große Investitionen, eine Kleinserienproduktion, F&E und Second Sourcing empfohlen wird.
Galvanisierungsanlage und Galvanisierungschemikalien
Für eine Massenproduktion in Ihrem eigenen Werk bieten wir Ihnen unsere vollautomatische stromlose Beschichtungsanlage PacLine und unsere Beschichtungschemikalien an.
Schlüsselfertige Lösung
Wenn Sie mit unserem WLP-Service eine Kleinserienproduktion beginnen und unsere Anlagen und Chemikalien kaufen, können Sie mit unserer vorgeschlagenen schlüsselfertigen Lösung nahtlos zur Massenproduktion in Ihrem eigenen Werk übergehen.
Wenn Sie die Anlage installieren, erhalten Sie von uns ein Paket mit Verfahrensrezepten und Betriebsschulungen.
Übersicht – Stromlose Ni/Au-Beschichtung
Die Under-Bump-Metallisierung (UBM) ist ein wesentlicher Bestandteil aller Bumping-Prozesse. Diese Schicht wird in der Regel durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), Galvanik oder stromlose Beschichtung aufgebracht. Die Wahl zwischen diesen drei UBM-Technologien wird häufig durch Kosten und Zuverlässigkeit bestimmt. PVD- und Galvanotechniken erfordern sowohl Hochvakuum- als auch Fotolithografieschritte und gelten daher als sehr kostspielige Verfahren. Das stromlose Nickel/Gold-Verfahren ist ein einfaches nasschemisches Verfahren, das sich selbst strukturiert und daher im Verhältnis zu den Gesamtinvestitions- und Betriebskosten geringere Kosten verursacht.
Beschichtung von kupferbasierten Halbleitern
Für Halbleiter auf Kupferbasis sind die Nickel- und Goldbäder die gleichen wie für Halbleiter auf Aluminiumbasis. In der Regel werden mehrere Reinigungsschritte auf Säurebasis durchgeführt, um Verunreinigungen zu beseitigen und Kupferoxid von der Oberfläche der I/O-Pads zu entfernen. Der Aktivierungsschritt für Kupfer ähnelt dem, der in der Beschichtungsindustrie für Laminatplatten verwendet wird, und verwendet normalerweise einen Katalysator auf Palladiumbasis. Das Know-how für die Beschichtung von Cu-Halbleitern besteht in der Fähigkeit, die Kupfer-I/O-Pads selektiv zu katalysieren, ohne die umgebende Passivierung zu aktivieren.
Dieses stromlose Beschichtungsverfahren ist von Natur aus kostengünstig und kann neben Flip-Chip- und WLCSP-Bumping für eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen eingesetzt werden, darunter:
- Polymer-Flip-Chip (1-5um Ni/Au + leitende Epoxide)
- Anisotrope leitfähige Klebstoffe (10-25 um hohe Ni/Au + ACF oder ACA Materialien)
- Oberflächenbeschichtung von Kupfer- und Aluminiumpads für das Drahtbonden (2-5um Ni/Au, Ni/Pd oder Ni/Pd/Au)
- Oberflächenbeschichtung von Kupferpads für Sondenprüfungen (2-5 um Ni/Au, Ni/Pd oder Ni/Pd/Au)
Ein hoher Durchsatz und folglich niedrige Kosten werden durch die Verarbeitung von Waferkassetten in einer automatischen stromlosen Beschichtungsanlage erreicht. Die Tatsache, dass der Vernickelungsprozess hochselektiv ist und nur die freiliegenden Metalloberflächen (Aluminium oder Kupfer) beschichtet, führt zu einem großen Kostenvorteil für diese UBM-Beschichtungstechnik. Im Vergleich zu konventionellen Verfahren für die Abscheidung von UBM hat die stromlose Vernickelung die folgenden Vorteile:
- Es sind keine Bearbeitungsschritte zur Definition des lötbaren Bereichs erforderlich (z. B. Vakuummetallabscheidung, Fotolithografie und Maskenätzen).
- Ein System verarbeitet alle Wafergrößen ohne Umstellung (3″ bis 12″).
- Die Investitionskosten für Beschichtungsverfahren sind relativ gering.
- Die Betriebskosten (Arbeits- und Gemeinkosten) sind geringer.
Die stromlose Beschichtung von integrierten Schaltkreisen kann jedoch aufgrund der fabrikationsspezifischen Unterschiede bei den Materialien und Verfahren, die bei der Herstellung der Schaltkreise zum Einsatz kommen, eine Herausforderung darstellen. Die Zusammensetzung der Aluminium- (oder Kupfer-) Legierung, die Unterstrukturen unter dem Pad-Metall, das Material und die Qualität der Passivierung, das elektrische Potenzial des Pads und die Energieempfindlichkeit (Strahlungs- und Erdungseffekte) spielen alle eine Rolle für die Beschichtungsrate, die Gleichmäßigkeit und die Haftung des Nickels.
Da die Verfahrensdetails (inhärente Tricks) im Allgemeinen nicht als patentierbar angesehen werden, behandeln die Entwickler ihre Verfahren als geschützt. Daher sind die Einzelheiten der stromlosen Vernickelung nicht ohne weiteres verfügbar.
Die ersten drei Schritte des Prozesses sind entscheidend für die Gesamtselektivität des Beschichtungsprozesses, die Nickelmorphologie und die Haftung des Nickels auf dem Aluminium- (oder Kupfer-) Pad. Im Allgemeinen werden mit einem Verfahren, das feinkörnige, gleichmäßige, dünne Schichten des Katalysators (Zink oder Palladium) erzeugt, die besten vernickelten Strukturen hergestellt. Die spezifische Chemie und das absolute Verhältnis der Komponenten sind entscheidend für die Herstellung dieser gewünschten Struktur. Neben der Auswahl der geeigneten Beschichtungschemikalien müssen auch Verfügbarkeit, Herkunftsort, Preis, Toxikologie, Badlebensdauer, Abfallbehandlung/-entsorgung und Umweltaspekte im Zusammenhang mit den Chemikalien berücksichtigt werden, wenn ein Verfahren in einer Produktionsumgebung eingeführt wird.
Beschichtung von Halbleitern auf Aluminiumbasis
Bei integrierten Schaltkreisen auf Aluminiumbasis umfasst die chemische Sequenz zur Abscheidung der Chemisch-Nickel-Schicht folgende Schritte:
- Reinigung der Pads von organischen oder siliziumbasierten Verunreinigungen, die durch die Handhabung der Wafer, die Lagerung oder Abweichungen im Herstellungsprozess entstehen können.
- Entfernen von nativem Oxid, das sich auf der Oberfläche des Aluminiumpads gebildet haben könnte. Dies erfolgt in der Regel mit Ätzchemikalien auf Laugenbasis.
- Aktivierung der Oberfläche des Aluminiums. Das hierfür am häufigsten verwendete nasschemische System ist die „Verzinkung“, bei der eine Zinkoxidlösung verwendet wird, um in einer elektrochemischen Reaktion einen Teil des Aluminiums des Pads durch Zink zu ersetzen. Empirische Untersuchungen haben gezeigt, dass durch das Ablösen dieser Zinkschicht und ihre anschließende Neubildung in einem zweiten Verzinkungsschritt eine höherwertige Zinkschicht entsteht (so genannte „Doppelverzinkung“). Diese Zinkschicht verändert das elektrische Potenzial des Aluminiumpads, und wenn es in eine Nickelsulfatlösung getaucht wird, ersetzt Nickel dieses Zink und eine autokatalytische Nickelreaktion setzt sich fort. Durch Einstellen von Zeit, Temperatur, pH-Wert und chemischer Konzentration des Vernickelungsbades können Nickelstrukturen mit einer Größe von 1 bis 25 Mikrometern erzeugt werden.
- Bei den meisten Anwendungen schließt sich die Abscheidung von Lot nicht unmittelbar an den Nickelabscheidungsprozess an. Da die Nickeloberfläche relativ schnell oxidiert, wird in der Regel eine dünne Schicht eines Edelmetalls über dem Nickel abgeschieden, um die Oberfläche vor Oxidation zu schützen. Es gibt zwei gebräuchliche Metalle (Pd und Au), die mit dem Chemisch-Nickel-Verfahren kompatibel sind und nacheinander in derselben Beschichtungsanlage entweder im Tauchverfahren oder im stromlosen Verfahren abgeschieden werden können.
Stromlose Beschichtungsmaschine
PacLine
Die PacLine ist eine vollautomatische Anlage zur stromlosen Abscheidung von Ni/Au-, NiPd- oder NiPdAu-Bumps auf Halbleiterwafern.
