超大规模集成电路铜互连电镀工艺

介绍了集成电路铜互连双嵌入式工艺和电镀铜的原理;有机添加剂在电镀铜中的重要作用及对添加剂含量的监测技术;脉冲电镀和化学电镀在铜互连技术中的应用;以及铜互连电镀工艺的发展动态.     

贴片焊层厚度对功率器件热可靠性影响的研究

贴片工艺是用粘接剂将芯片贴装到金属引线框架(一般是由铜制成)上的过程.富铅的Pb/Sn/Ag软焊料在功率器件封装贴片工艺中作为粘接剂应用十分广泛.从功率器件整体来看,贴片焊层毫无疑问是影响器件可靠性最重要的因素之一,其不仅具有良好的导电导热性能,而且该焊层能够吸收由于芯片和引线框架之间的热失配而产生的应力应变,保护芯片免于受到机械应力的损伤.基于Darveaux的热疲劳寿命分析模型,利用功率循环加速实验以及有限元方法具体分析了贴片焊层厚度BLT对于功率器件热可靠性的影响.并通过实验与仿真的结果,提出提高功率器件热可靠性的设计原则.     

脉冲时间参数对电沉积铜薄膜性能的影响

针对先进纳米铜互连技术的要求,研究了脉冲时间和关断时间对铜互连薄膜电阻率、晶粒尺寸和表面粗糙度等性能的影响。实验结果表明,占空比较小时,镀层电阻率较大,晶粒直径较小。脉冲时间选择在毫秒数量级,占空比选择在40%～60%之间容易获得较小电阻率和较大晶粒尺寸的铜薄膜。     

功率器件封装中铝引线焊点剥离失效机制研究

比较回流焊前后两组器件样品的电学测量结果,并结合样品的失效分析,发现引线框架氧化也是导致焊点剥离失效的一个重要因素,而且回流焊工艺下的热机械效应,会加速原先潜在的焊点剥离失效的发生.样品的连接性测试发现,在低峰值交流测试电压下显示开路,而高峰值测试电压下显示正常,可以将其归结为典型的焊点剥离失效的测试现象.发现引线键合前的等离子清洗可以减少焊点剥离失效,并可使焊点的剪切强度提高25%.     

直流和脉冲电镀Cu互连线的性能比较

针对先进纳米Cu互连技术的要求,比较了直流和脉冲两种电镀条件下Cu互连线的性能以及电阻率、织构系数、晶粒大小和表面粗糙度的变化.实验结果表明,在相同电流密度条件下,脉冲电镀所得Cu镀层电阻率较低,表面粗糙度较小,表面晶粒尺寸和晶粒密度较大,而直流电镀所得镀层(111)晶面的择优程度优于脉冲.在超大规模集成电路Cu互连技术中,脉冲电镀将有良好的研究应用前景.     

集成电路Cu互连线的XRD研究

对硫酸盐体系中电镀得到的Cu镀层,使用XBD研究不同电沉积条件、不同衬底和不同厚度镀层的织构情况和择优取向.对比了直流电镀和脉冲电镀在有添加剂和无添加剂条件下的织构情况.实验结果表明,对于在各种条件下获得的1 μm Cu镀层,均呈现(111)晶面择优,这样的镀层在集成电路Cu互连线中有较好的抗电迁移性能.     

VDMOS器件贴片工艺中气泡的形成机制与影响

功率MOS管的封装贴片工艺会在贴片层中引入气泡,从而严重降低器件的机械性能、热性能和电学性能.本研究就VDMOS管D-PAK封装模式,给出了贴片工艺中气泡的产生机制及其影响,并利用FEA方法建立了其D-PAK封装的热学模型.根据模拟结果,在贴片层中气泡含量提高时,热阻会急剧增大而降低器件的散热性能.     

封装内引脚键合过程的参数优化及模拟验证

覆晶软带封装(COF)以及带载芯片封装(TCP)是液晶显示驱动芯片普遍采用的封装方式.与传统封装的微焊球等技术不同,COF和TCP封装工艺采用内引脚键合(ILB)技术来实现驱动芯片与外部电路的电性连接,所以ILB工艺的可靠性对于封装质量起着至关重要的作用.利用改进的田口实验设计的方法,结合实际生产数据,获得了最优化的生产工艺,并利用FEA有限元模拟验证了实验参数.实际的生产结果显示,ILB引脚的可靠性有很大幅度的提高.     

有机添加剂对铜互连线脉冲电镀的影响

针对集成电路电镀铜技术,研究了三种有机添加剂(加速剂、抑制剂和平整剂)对铜互连线脉冲电镀的影响及其机制.采用电化学方法LCV(线性循环伏安法)和CP(计时电势法),分析了不同添加剂浓度下电镀过程的极化情况;用SEM表征了三种添加剂对脉冲电镀铜的镀层结构形貌的影响.研究发现,适当浓度的添加剂组成能显著改善镀层的覆盖度、紧致均匀性和平整性.     

集成电路铜互连线脉冲电镀研究

针对先进纳米铜互连技术的要求,研究了脉冲电流密度对铜互连线电阻率、晶粒尺寸和表面粗糙度等性能的影响.实验结果表明,2～4 A/dm2电流密度下的铜镀层拥有较小电阻率、较小的表面粗糙度和较大的晶粒尺寸.