人工智能步入以生成式AI为核心的发展新阶段,AI手机、AI PC、AIoT等终端产品应用需求激增,对封测技术提出了更为严格的要求。
在摩尔定律放缓、芯片先进制程接近物理极限的背景下,先进封装技术成为半导体行业的发展新焦点。
一、等离子处理的核心价值
界面清洁:去除光刻胶残留、氧化物和有机污染物,提升键合/镀层可靠性。
表面活化:引入极性基团(-OH、-NH₂等),增强材料粘附性(如环氧树脂与铜线路)。
纳米级改性:调控表面能(亲水/疏水),优化液态材料(Underfill、胶水)的流动性和填充均匀性。
环保替代:取代传统湿法清洗(酸/碱),减少化学废液,符合RoHS/REACH标准。
二、关键应用场景与解决方案
1. 晶圆级封装(WLP)
TSV(硅通孔)清洗
问题:高深宽比孔内残留光刻胶和氧化物,导致电镀铜空洞。
方案:
气体:O₂/CF₄混合(4:1)刻蚀有机物,H₂还原CuO。
工艺:脉冲等离子体(10kHz)+ 梯度气压(10→50mTorr),确保孔底清洁。
效果:孔内洁净度>99.9%,电镀填充空洞率<0.1%。
RDL(再布线层)处理
问题:PI(聚酰亚胺)介质层与铜线路附着力不足。
方案:NH₃等离子体引入-NH₂基团,结合能提升至50mJ/m²。
参数:功率300W,处理时间60s,真空度30mTorr。
2. 2.5D/3D集成
中介层(Interposer)键合
问题:SiO₂表面疏水性导致Underfill填充不充分。
方案:O₂/Ar等离子活化,接触角从80°→5°,填充时间缩短40%。
设备:大气压等离子喷枪(集成于贴片机,在线处理)。
混合键合(Hybrid Bonding)
问题:Cu-Cu键合界面氧化层(CuO)导致电阻升高。
方案:H₂/N₂等离子还原,氧含量从20%→3%,键合强度>200MPa。
参数:ICP功率400W,压力15mTorr,时间90s。
3. Fan-Out封装
芯片剥离与重置
问题:临时键合胶残留影响芯片转移。
方案:O₂等离子体分解胶层,残留厚度<10nm,良率提升至99.8%。