銅內導線晶片之金凸塊與銅銲墊熱音波接合製程研究(II)

本研究計畫係以目前執行中之國科會新人型計畫「銅內導線晶
片之金凸塊與銅銲墊熱音波接合製程研究」之研究結果為基礎，將採
用熱音波銲線製程，在銅內導線晶片銅銲墊(Bond pads)上銲著金球凸
塊陣列(Placing Au/Cuball stud bumps array on bond pads)後，施以負荷
(Loading)或超音波能量(Ultrasonic power)對金凸塊進行整平處理
(Leveling treatment)，再以熱音波覆晶接合(Flip chip bonding)技術，將
已整平之凸塊陣列銲著在銅銲墊陣列之陶瓷基板上，完成晶片上板
(Chip onboard, COB)之熱音波覆晶接合製程。然就目前執行之國科會新
人型計畫結果發現與撰寫計畫之預期結果極為相近，截至目前為止，
金凸塊已順利銲著於銅內導線晶片之銲墊上；而另一模擬部分，亦順
利以ABAQUS軟體建立金凸塊之模型，金凸塊銲著於銅銲墊之應力與
應變分析，亦正在持續進行中。由目前研究結果來看，若能核准今年
之研究計畫申請，持續進行金凸塊之覆晶接合製程開發，將使金凸塊
與銅銲墊之熱音波覆晶接合技術得以完整開發。
研究方法上可區分為實驗驗證與數值模擬兩大部份，實驗部分
為製程開發、物性測試與可靠度分析，其中製程開發含括凸塊熱音波
接合技術與凸塊覆晶接合技術之研究，而熱音波接合製程中需克服銅
銲墊氧化，因銅金屬在大氣環境進行熱音波製程常伴隨氧化膜問題，
故需開發特殊製程用以防止銅銲墊氧化；數值模擬部分則以ABAQUS
軟體建立凸塊之模型，配搭凸塊材料之楊氏係數、浦松比與材料在熱
音波接合製程溫度之應力應變(流變)曲線建立本構方程式，設定金凸塊
與銅銲墊覆晶接合時相關邊界條件，模擬金凸塊覆晶結合時高度與徑
向尺寸變化量，進一步分析應力與應變之分佈狀況，並與實驗結果比
較。經由實驗開發凸塊式覆晶製程並搭配數值模擬分析，期許解決銅
內導線晶片之接合問題外，更可徹底瞭解銅銲墊與金凸塊覆晶接合機
理及最佳條件，並更提供無鉛覆晶接合製程之新技術。