芯片焊盤金屬層腐蝕問題研究.pdf

1、塑封半導(dǎo)體器件廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域，因其非密閉性封裝特性在潮氣環(huán)境中會導(dǎo)致內(nèi)部芯片出現(xiàn)金屬鋁焊盤腐蝕情況。焊盤腐蝕會造成焊接點接觸不良，功能失效或者性能退化等問題。為提升器件可靠性需要對此問題進(jìn)行優(yōu)化和解決。
　　本工作從理論開始，首先回顧了鋁金屬的腐蝕原理，然后對腐蝕樣品進(jìn)行了分析，隨后通過實驗對分析過程中觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行驗證，并提出了解決方法。
　　利用可靠性實驗的方法制備腐蝕樣品能夠忠實反映器件老化過程中出現(xiàn)的腐蝕問題。超

2、聲波掃描結(jié)果觀察到樣品芯片和塑封料交界面出現(xiàn)離層。截面分析證明了離層的存在，并且看見鋁焊盤表面有體積膨脹的腐蝕生成物充斥在焊盤和塑封料之間。掃描電鏡觀察到樣品鋁焊盤表面有不規(guī)則形狀的生成物，X射線能譜儀檢測出其主要成分為鋁、氧、硅和碳元素。焙燒腐蝕生成物發(fā)現(xiàn)其氧元素大幅減少，證明它為氫氧化鋁。樣品的研究表明鋁焊盤發(fā)生了腐蝕反應(yīng)，腐蝕生成物為氫氧化鋁。
　　確認(rèn)了工廠制造流程引入的和原材料內(nèi)所含鹵族元素不是本次研究中造成腐蝕的關(guān)鍵因

3、素，即便是使用更高鹵族元素含量的原材料，樣品腐蝕嚴(yán)重程度也幾乎一樣。故控制水汽入侵成為減少腐蝕的唯一辦法。
　　實驗證明了塑封料和其他材料受熱產(chǎn)生的熱應(yīng)力不平衡導(dǎo)致了離層的產(chǎn)生。離層連通了外界和芯片內(nèi)部，水汽順著離層通道來到芯片表面和鋁焊盤發(fā)生腐蝕反應(yīng)。通過優(yōu)化塑封料配方和成分來達(dá)到平衡熱應(yīng)力從而減少離層的方法被證明成本太高，普及困難。改良框架能成功阻止離層的產(chǎn)生，并且方法簡單成本便宜具有可行性。
　　此外本文也通過實驗得知