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Sputter 工艺
昨天 16:24   浏览:221   作者:小萍子
在半导体制造中,Sputter是物理气相沉积最主流的实现方式。前道晶圆制造用它做阻挡层、种子层和金属栅;而在封装环节,Sputter的角色同样关键,但面对的挑战截然不同。

封装 Sputter的核心任务是在有机基板、模塑树脂、玻璃、陶瓷或硅转接板等非理想表面上,沉积出连续、致密、附着良好的金属薄膜。这些薄膜通常承担三类功能:
1)Seed Layer:为后续电镀铜提供导电基底。
2)UBM:连接芯片焊盘与焊球,兼顾扩散阻挡和润湿。
3)RDL:重布线中的导电通路。
与晶圆厂相比,封装Sputter的基板更粗糙、更厚、面积更大,且常伴随有机物放气、热膨胀失配和翘曲问题。这决定了封装Sputter不能照搬前道工艺,而需要独立优化。
一、基本原理
溅射的本质是动量传递。真空腔中通入 Ar,加电场形成等离子体:
Ar→Ar++e−
Ar+ 被加速轰击靶材,把靶材原子打出来。这些原子飞向基板,凝结、成核、生长成薄膜。与蒸发不同,溅射原子带有一定动能,因此膜层更致密、附着力更好。
封装中最常用的是磁控溅射:靶背加磁场约束电子,提高离化率,实现高速率、低基板温度沉积。根据靶材和需求,还可选用 DC、RF、脉冲、反应溅射或 HiPIMS。
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二、典型膜层结构
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三、工艺挑战
1. 附着力不足
有机基板(ABF、PI)和模塑树脂表面能低、化学惰性,溅射金属容易剥离。传统湿法去钻污效果有限,且残留物影响界面。
2. 深孔/高深宽比覆盖差
TGV、TSV 和微凸块结构中,常规溅射方向性强,孔口易形成悬垂,孔底覆盖薄甚至断开。
3. 靶中毒与反应溅射不稳定
沉积 TiN、TaN 等化合物时,N₂ 过量会导致靶面形成绝缘层,沉积速率骤降、打火增多。
4. 应力与翘曲
封装基板面积大、厚度薄,溅射膜层应力叠加后容易导致翘曲,影响后续光刻和贴装。
5. 产能与颗粒
模塑树脂放气、腔壁剥落、靶材利用率低,都会推高成本并引入缺陷。


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