三维封装中的电镀和清洗技术
时间：2010-03-18 08:12:00
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[导读]上海新阳半导体材料股份有限公司 Tony(巴中)副总经理 喻涵各位尊敬的领导及行业内的专家、前辈们，大家好！我是来自上海新阳的喻涵。虽然说这几年新阳一直在做传统的框架封装，但四年前开始公司开始着手进行先进封装
上海新阳半导体材料股份有限公司 Tony(巴中)副总经理 喻涵
各位尊敬的领导及行业内的专家、前辈们，大家好！我是来自上海新阳的喻涵。虽然说这几年新阳一直在做传统的框架封装，但四年前开始公司开始着手进行先进封装的研究。包括芯片级封装和TSB3D封装的研究。今天我给大家分享一些我们的一些成果。新阳一直致力于本土的半导体应用材料的本土化、材料的自主创新的国产化。我们公司的两位老板是海归，带着技术和报效祖国的远景在上海松江创业。现在公司大约200人，主要是研发人员、市场和技术服务人员。我们公司最强的两块，就是RD和市场。大部分都是海归的博士、各个领域的专家。
这是我们传统封装上的一个产品展示个产化（图示）。我们的镀锡、镀铜产品在市场的分布是很广的，占35%的市场份额。传统封装上，表面处理产品技术性我们还是很强的。公司近几年取得了一些成果。在3D封装、通路封装、TSB方面，我们的效率处于世界领先级的水平，不输给其他先进的竞争对手。我们正在研发的还有后端的黏膜业。除了自身的研发团队，我们和上海的交大、复旦大学、新加坡电子研究所有长期的合作关系，进行产品开发。
我跟大家报告一下先进封装上市场的情况以及技术现在到达的程度。
什么是芯片级封装？跟传统封装最大的区别，在于从芯片厂家做完芯片，到封装之间，传统的是先切开，再进行涂片封装。而我们是做好芯片，直接在芯片做封装，做完封装之后再切割。这样所有的设备、条件都要进行改变。我以一个图表解释，上面的是封装级的状况，已经有芯片，在芯片基础上做封装。如果是芯片级封装，MCU密度要求小的话，我通过互连连到UBM，在上面进行电镀纯锡，随着IC、IO要求越来越大，随着芯片的缩小、功能要求越来越强，对凸点的要求越来越小，这时候我们就要通过铜铸技术解决，在上面再镀一层锡帽。
谈到TSB，这里面是进行三个芯片之间的互连的，通过TSB镀铜技术把三个芯片进行互连。市场的驱动，就是要做得更小。现在市场的终端产品，我们叫个人电器或者便携式电器，手机、个人电脑、储存卡，都是越来越小，容量越来越大。怎么才能做到这个东西？现在我们通过一个更先进的封装形式，芯片我们做到45、22，现在产品性能主要是封装上的限制，限制了我们器件的性能。现在的芯片技术可以做到8G内存，但你用什么样的封装形式，能又小又跟现在的新技术匹配？这是新型封装的一个很大的挑战。现在用芯片封装主要在三个大领域，一个是MAGI（音），近几年发展比较快的是CMOS，近几年已经大量生产，手机后面的CMOS包括电脑后面的小摄象头都有用到，而且功能强大。另外一块就是IC上，模拟电路和射频上的应用。
2008年、2009年半导体行业是一个负增长。但芯片级封装却逆势而上。虽然增长不多，但仍然在增长。而且根据现在的预测，未来三年至少有20%的增长。这是一个相当可观的变化。
现在谈谈3D封装。芯片级封装是一个2G或者只有一个芯片，下一步想做得更小、更强，怎么办？只有用3D，把芯片叠起来。左边的是用传统的方式把芯片连在一块，问题比较大，会限制芯片的尺寸、影响你的速度。而通过TSB3D的方式，可以以最短的距离、最高效的方式把芯片之间联系起来。3D封装加上芯片级封装，可以增强信号，对成本的节省可以达到45%。通过3D封装的形势，一共可以叠8到10片芯片。随着芯片越做越小，到22纳米的时候，蓝色的部分（图示）是现在缩微的技术带来的坏处，粉色的是用3D封装技术带来的好处。到22纳米的时候，这个问题会变成一个直线。现在我们大家能想到的就是用3D的封装形式。
预计2013年3D封装会以三种形式存在。一种是图象传感器的应用。下一步就是有中间层的，未来这一块会用硅片取代有机级板，并在硅片上进行TSC断口互连，减小尺寸。最终的效果就是把芯片叠加在一起，把不同方式的芯片连接在一起。这幅图（图示）明确指出，我们的客户是现在已经应用CMOS，市场上估计有30%的CMOS用3D封装的形式制作，未来会达到80%。今年年底或者明年年初，我们在市场上应该会看到三星和海力士（音）会应用3D封装形式生产他们的储存器。再下一步，我们会看到IBM、英特尔会把芯片进行集成，甚至把显卡、储存器封装在一起。
这是诺基亚2008年公布的一个资料，通过TSB的技术做的储存器，会很快的集成到他的手机里。手机市场又恰恰是我们芯片级封装和3D封装中应用最广的，大约有70%的产品。
左边是电镀时电镀线的自然分布。这是最后的一个结果，不同的时间电镀的形状。这是X光加一个切面，只有4个切面。这个是用GE的一个CT设备做的一个三维图象，我可以从一个角度的切面，通过这个切面可以检查每一个截面是否有缺陷。这个行业的检测手段非常重要。这是FIB的一个切面。我们添加剂、我们的产品、我们的技术的优势，第一就是我们的速度快，第二就是我们的填孔效益好，第三就是我们的结晶好。这样的好处就是在后续的加温、做实验的时候不会有新的缺陷。现在工艺上，还有两种不同的电镀液的选择，一个是磺酸，硫酸铜的电镀液成本比较低。我们新阳在中国来说，是唯一一家甲级封装企业，在世界来说也是屈指可数的。我们的添加剂，是国内唯一一家能提供这个添加剂的厂商。在速度上、产品的质量上，特别是我们的监控能力上，我们都比世界其他厂商有领先的优势。
TSB是我们一个技术上的主要课题。攻关了之后，还有封装凸点的问题。我们可以做UBM的镀铜。这是镀完之后的照片。圆圆的这个是UBM，右边的球状的是我们做了UBM之后的样子。镀完孔之后我们再镀锡帽，镀锡是我们比较强的。我举一个例子，现在市场上厂商已经生产的一个芯片级封装产品，它其中应用的锡球，都是我们可以做的。目前我们四种产品可以提供这种工艺。
为了配合我们自己的工艺开发，也为了给客户提供一个整套方案，我们公司有一个剥离技术。我们对金属的保护，是有我们自己特色的技术，可以做得更好。而且整个剥离的成本、产能能力比其他的厂商更好一些。价格上面我们也有优势，比市场上要低20%到30%，但剥离效果是一样的。而且我们的工作温度也比较低。
新阳作为一个半导体产业的底端材料供应商，这么多年我们一直寻求为半导体行业做出自己的贡献。江秘书长也说过，我们中国半导体行业的发展，特别是材料供应商在自然发展过程中，遇到了很大的阻力。但我们仍然会为这个产业，为中国的半导体产业贡献出自己的力量。如果大家觉得有共同合作的地方，欢迎到我们新阳来，我们一起探讨共同发展、合作的模式。谢谢大家！[!--empirenews.page--]
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