書籍：《炬豐科技-半導(dǎo)體工藝》

文章：多層薄膜封裝工藝

編號(hào)：JFKJ-21-353

作者：炬豐科技

摘要

? 自1980年代初以來，IBM 就為高端和高性價(jià)比系統(tǒng)開發(fā)并實(shí)施了多層薄膜。銅聚合物和鋁聚合物多層薄膜已在硅、氧化鋁和玻璃陶瓷基板上實(shí)現(xiàn)。各種 MLTF 實(shí)現(xiàn)是：

? .用于單芯片和雙芯片應(yīng)用的干壓氧化鋁上的兩層 Cu-聚酰亞胺互連，使用聚酰亞胺的濕蝕刻和 Cr-Cu-Cr fbr 布線的減法蝕刻。

? .氧化鋁和玻璃陶瓷多芯片模塊上的一到兩層平面銅聚酰亞胺互連 fbr 將芯片 I/O 重新分配到陶瓷通孔，使用激光燒蝕 fbr 通孔定義，Cr-Cu-Cr 減法蝕刻用于布線定義，以及用于焊盤定義的剝離。

? .硅基板上的四層 Abpolyimide 多芯片互連，使用反應(yīng)離子蝕刻 fbr 過孔定義，鋁 fbr 布線定義的減法蝕刻，以及通過掩模蒸發(fā)進(jìn)行焊盤定義。

? .玻璃陶瓷基板上的四到五層平面銅聚酰亞胺互連，使用激光燒蝕 fbr 通孔定義、光敏聚酰亞胺光刻和毯式電鍍 fbr 布線定義，以及剝離 fbr 焊盤定義。

? .氧化鋁、硅和微晶玻璃基板上的四層或五層非平面銅聚酰亞胺互連，使用激光燒蝕或光敏聚酰亞胺光刻進(jìn)行通孔定義，使用添加電鍍或減少蝕刻銅進(jìn)行布線定義，以及添加電鍍光纖鍵合墊定義。

在本文中，我們討論了這些薄膜技術(shù)的演變以及工藝選擇、它們的優(yōu)點(diǎn)以及各種選擇背后的原因。

?金屬化陶瓷聚酰亞胺結(jié)構(gòu)與工藝

? 金屬化陶瓷聚酰亞胺是一種針柵陣列芯片載體。MCP 基板是 1.5 毫米厚的穿孔干壓氧化鋁陶瓷晶片，帶有 2.5 毫米的針孔。由聚酰亞胺層隔離的兩層 Cr-Cu-Cr 布線用于將芯片 I/O 互連到模塊引腳（圖 1）。布線和介電層由薄膜技術(shù)定義。聚酰亞胺電介質(zhì)中的通孔由濕法蝕刻限定。布線層和焊盤由 Cr-Cu*Cr 的減法蝕刻定義。這種技術(shù)的上一代，稱為金屬化陶瓷 (MC)，只有一層由 Cr-Cu-Cr 減法蝕刻定義的布線。圖 2 顯示了 MCP 的工藝流程。

ES 9000 處理器的薄膜結(jié)構(gòu)和工藝

ES 9000 處理器模塊是為大型機(jī)系統(tǒng)開發(fā)的。ES 9000 處理器模塊是薄膜和陶瓷技術(shù)進(jìn)步的結(jié)果。一些進(jìn)步包括：

1)?127 毫米多層玻璃陶瓷/銅共燒基板

2)?多層銅/聚酰亞胺薄膜結(jié)構(gòu)

a)用于通孔圖案化的投影激光燒蝕

b)用于平面化的機(jī)械拋光

c)用于修復(fù)薄膜開口的激光化學(xué)氣相沉積

用于修復(fù)薄膜短路的激光燒

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通過銅聚酰亞胺 MLTF 共形

? 自從引入 ES 9000 處理器基板和鋁聚酰亞胺多層薄膜 (MLTF) 的開發(fā)以來，多層薄膜的工藝和結(jié)構(gòu)已經(jīng)取得了一些進(jìn)步，以降低工藝和工具的成本，并提高互連的電氣性能，圖 10 顯示了使用聚酰亞胺作為電介質(zhì)和銅作為導(dǎo)體金屬的共形通孔工藝的工藝流程。通過將光敏聚酰亞胺通孔工藝與電鍍導(dǎo)線工藝相結(jié)合，已經(jīng)制造出多層薄膜結(jié)構(gòu)。這兩個(gè)基本過程重復(fù)多次以構(gòu)建一個(gè)或多個(gè)平面對(duì)膜布線。

總結(jié)

? 在本文中，我們討論了 IBM 開發(fā)的用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電信產(chǎn)品、航空電子設(shè)備和其他高性能應(yīng)用的多層薄膜技術(shù)。IBM 已將薄膜布線用于五種不同的高性能應(yīng)用，從用于邏輯和存儲(chǔ)設(shè)備的芯片載體到用于大型系統(tǒng)的多芯片模塊。用于高性能多芯片模塊的多層薄膜結(jié)構(gòu)和工藝的關(guān)鍵要素是：1) 共燒陶瓷基板，2) 共形通孔結(jié)構(gòu)，3) 用于提高電阻率的銅導(dǎo)體，4) 具有良好機(jī)械性能、高熱穩(wěn)定性的聚酰亞胺電介質(zhì)，和低介電常數(shù)，5) 激光燒蝕或光敏聚酰亞胺光刻用于通孔定義，6) 附加電鍍用于布線定義，和 7) 用于端子金屬定義的附加電鍍。

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