《炬丰科技-半导体工艺》多层薄膜封装工艺
书籍：《炬丰科技-半导体工艺》
文章：多层薄膜封装工艺
编号：JFKJ-21-353
作者：炬丰科技
摘要
自1980年代初以来，IBM 就为高端和高性价比系统开发并实施了多层薄膜。铜聚合物和铝聚合物多层薄膜已在硅、氧化铝和玻璃陶瓷基板上实现。各种 MLTF 实现是：
.用于单芯片和双芯片应用的干压氧化铝上的两层 Cu-聚酰亚胺互连，使用聚酰亚胺的湿蚀刻和 Cr-Cu-Cr fbr 布线的减法蚀刻。
.氧化铝和玻璃陶瓷多芯片模块上的一到两层平面铜聚酰亚胺互连 fbr 将芯片 I/O 重新分配到陶瓷通孔，使用激光烧蚀 fbr 通孔定义，Cr-Cu-Cr 减法蚀刻用于布线定义，以及用于焊盘定义的剥离。
.硅基板上的四层 Abpolyimide 多芯片互连，使用反应离子蚀刻 fbr 过孔定义，铝 fbr 布线定义的减法蚀刻，以及通过掩模蒸发进行焊盘定义。
.玻璃陶瓷基板上的四到五层平面铜聚酰亚胺互连，使用激光烧蚀 fbr 通孔定义、光敏聚酰亚胺光刻和毯式电镀 fbr 布线定义，以及剥离 fbr 焊盘定义。
.氧化铝、硅和微晶玻璃基板上的四层或五层非平面铜聚酰亚胺互连，使用激光烧蚀或光敏聚酰亚胺光刻进行通孔定义，使用添加电镀或减少蚀刻铜进行布线定义，以及添加电镀光纤键合垫定义。
在本文中，我们讨论了这些薄膜技术的演变以及工艺选择、它们的优点以及各种选择背后的原因。
金属化陶瓷聚酰亚胺结构与工艺
金属化陶瓷聚酰亚胺是一种针栅阵列芯片载体。MCP 基板是 1.5 毫米厚的穿孔干压氧化铝陶瓷晶片，带有 2.5 毫米的针孔。由聚酰亚胺层隔离的两层 Cr-Cu-Cr 布线用于将芯片 I/O 互连到模块引脚（图 1）。布线和介电层由薄膜技术定义。聚酰亚胺电介质中的通孔由湿法蚀刻限定。布线层和焊盘由 Cr-Cu*Cr 的减法蚀刻定义。这种技术的上一代，称为金属化陶瓷 (MC)，只有一层由 Cr-Cu-Cr 减法蚀刻定义的布线。图 2 显示了 MCP 的工艺流程。
ES 9000 处理器的薄膜结构和工艺
ES 9000 处理器模块是为大型机系统开发的。ES 9000 处理器模块是薄膜和陶瓷技术进步的结果。一些进步包括：
1) 127 毫米多层玻璃陶瓷/铜共烧基板
2) 多层铜/聚酰亚胺薄膜结构
a)用于通孔图案化的投影激光烧蚀
b)用于平面化的机械抛光
c)用于修复薄膜开口的激光化学气相沉积
用于修复薄膜短路的激光烧
通过铜聚酰亚胺 MLTF 共形
自从引入 ES 9000 处理器基板和铝聚酰亚胺多层薄膜 (MLTF) 的开发以来，多层薄膜的工艺和结构已经取得了一些进步，以降低工艺和工具的成本，并提高互连的电气性能，图 10 显示了使用聚酰亚胺作为电介质和铜作为导体金属的共形通孔工艺的工艺流程。通过将光敏聚酰亚胺通孔工艺与电镀导线工艺相结合，已经制造出多层薄膜结构。这两个基本过程重复多次以构建一个或多个平面对膜布线。
总结
在本文中，我们讨论了 IBM 开发的用于计算机系统、电信产品、航空电子设备和其他高性能应用的多层薄膜技术。IBM 已将薄膜布线用于五种不同的高性能应用，从用于逻辑和存储设备的芯片载体到用于大型系统的多芯片模块。用于高性能多芯片模块的多层薄膜结构和工艺的关键要素是：1) 共烧陶瓷基板，2) 共形通孔结构，3) 用于提高电阻率的铜导体，4) 具有良好机械性能、高热稳定性的聚酰亚胺电介质，和低介电常数，5) 激光烧蚀或光敏聚酰亚胺光刻用于通孔定义，6) 附加电镀用于布线定义，和 7) 用于端子金属定义的附加电镀。
