УДК 621.3.049.77
ББК 32.844.1
Б35
Б35
Белоус, Анатолий Иванович.
Основы технологии микромонтажа интегральных схем / А. И. Белоус, В. А. Емельянов.
— 2-е изд., эл. — 1 файл pdf : 317 с. — Москва : ДМК Пресс, 2023. — Систем.
требования: Adobe Reader XI либо Adobe Digital Editions 4.5 ; экран 10". — Текст :
электронный.
ISBN 978-5-89818-387-5
Эволюция изделий интегральной микроэлектроники неотделима от прогресса в области
технологии корпусирования интегральных микросхем, которую еще 10—15 лет тому назад
относили к разряду второстепенных, не требующих проведения широкомасштабных научных
исследований и базирующихся на использовании возможностей имеющегося парка сборочного
оборудования. За этот период решены многие находившиеся в центре внимания существенные
проблемы в области микроэлектроники. В данный же момент наблюдается резкое повышение
интереса ученых и специалистов серийных производств к технике корпусирования
современных изделий интегральной микроэлектроники — больших интегральных схем (БИС)
и сверхбольших интегральных микросхем (СБИС), в которой центральное место занимает
микромонтаж кристаллов.
В книге обобщены результаты теоретических и экспериментальных исследований физико-химических
свойств тонких пленок, наносимых на кристаллы, рассмотрены базовые элементы
корпусов и выводных рамок БИС, детально оговорены особенности технологического
процесса микромонтажа кристаллов, описаны состав и особенности функционирования используемого
при микромонтаже технологического оборудования.
Книга написана простым и понятным языком и, несомненно, найдет признание среди
специалистов по микроэлектронике, поскольку издания по представленному профилю являются
достаточно редкими и весьма востребованными как в отечественной печати, так и за
рубежом.
УДК 621.3.049.77
ББК 32.844.1
Электронное издание на основе печатного издания: Основы технологии микромонтажа интегральных
схем / А. И. Белоус, В. А. Емельянов. — Москва : ДМК Пресс, 2013. — 316 с. — ISBN 978-5-94074-864-9. —
Текст : непосредственный.
Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы
то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав.
Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но поскольку вероятность технических ошибок все
равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых сведений. В связи
с этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.
В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских
прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации.
ISBN 978-5-89818-387-5
© Белоус А. И., Емельянов В. А., 2013
© Оформление, ДМК Пресс, 2013
Стр.3
Содержание
Введение ...................................................................................................................6
Глава 1
Особенностии тонкопленочных покрытий
для кристаллов БИС ............................................................................................9
1.1. Планарные контакты, межэлементные соединения и контактные
площадки на основе алюминия ..........................................................................10
1.2. Тонкопленочные покрытия на основе благородных металлов,
никеля и бинарных сплавов .................................................................................25
1.3. Эксплуатационные характеристики тонкопленочных покрытий
кристаллов БИС ....................................................................................................32
1.3.1. Коррозионная устойчивость тонкопленочных покрытий
кристаллов ......................................................................................................32
1.3.2. Процессы электромиграции в слоях металлизации на основе
сплавов алюминия ..........................................................................................37
1.4. Особенности проволочного микромонтажа кристаллов БИС .................44
1.5. Аппаратное обеспечение сопряженных с микромонтажом
технологических процессов ...............................................................................56
1.5.1. Типовая структура производственных автоматических линий
нанесения гальванопокрытий .......................................................................57
1.5.2. Оборудование для локального нанесения покрытий .......................59
1.5.3. Источники питания гальванических ванн ......................................... 60
1.6. Выводы ...........................................................................................................62
Глава 2
Особенности разработки процессов формирования
функциональных тонкопленочных покрытий
для микромонтажа кристаллов БИС .........................................................64
2.1. Концепция воспроизводимого микромонтажа кристаллов
в производстве изделий микроэлектроники .....................................................64
Стр.4
4
Содержание
2.2. Моделирование процесса термической обработки
планарных тонкопленочных покрытий с помощью ИК-излучения ...................74
2.3. Выводы ..........................................................................................................81
Глава 3
Методы формирования и исследования функциональных
тонкопленочных покрытий ...........................................................................82
3.1. Формирование элементов планарных тонкопленочных покрытий ..........82
3.1.1. Формирование пленок алюминия для систем двухуровневой
металлизации ..................................................................................................82
3.1.2. Особенности формирования углеродо- и алмазоподобных
пленок при лазерном и ионном стимулировании процессов ...................89
3.1.3. Методы формирования тонкопленочных покрытий
при стимулирующем лазерном воздействии ..............................................93
3.2. Особенности формирования непланарных тонкопленочных
покрытий кристаллов БИС ................................................................................ 100
3.3. Методы микромонтажа кристаллов БИС .................................................. 105
3.3.1. Ультразвуковая микросварка и микромонтаж кристаллов
на ленточных носителях по стандартам фирмы «LG» ............................... 105
3.3.2. Термозвуковая микросварка золотой проволокой на медных
рамках .......................................................................................................... 111
3.3.3. Моделирование и оптимизация процесса ультразвуковой
микросварки алюминиевых проволочных выводов на покрытиях
из сплава никель–индий ..............................................................................113
3.3.4. Токовая стимуляция ультразвуковой сварки алюминиевых
выводов на никелевых покрытиях .............................................................. 119
3.4. Основные методики и результаты исследования технологических
характеристик функциональных тонкопленочных покрытий
и испытания прочности микромонтажных соединений ..................................125
3.5. Выводы ........................................................................................................ 140
Глава 4
Состав, структура, физические свойства функциональных
тонкопленочных покрытий ........................................................................143
4.1. Планарные тонкопленочные покрытия на основе алюминия,
меди и углерода .................................................................................................143
4.1.1. Морфология, микроструктура и устойчивость к образованию
бугорков металлизации на основе сплавов алюминия .............................143
4.1.2. Электрофизические характеристики элементов первого
и второго уровней разводки ......................................................................156
4.1.3. Устойчивость к коррозии металлизации на основе сплавов
алюминия .................................................................................................... 169
Стр.5
Содержание
5
4.1.4. Устойчивость к электромиграции металлизации на основе
сплавов алюминия .......................................................................................172
4.2. Непланарные тонкопленочные покрытия на основе золота,
сплавов никеля и олова ..................................................................................... 179
4.2.1. Кинетика и механизм катодного осаждения тонких пленок
золота ........................................................................................................... 179
4.2.2. Интенсификация процесса электроосаждения тонких пленок
сплавов олова ...............................................................................................205
4.2.3. Закономерности формирования и свойства тонких пленок
сплава никель–индий и слоистых структур на основе никеля ................ 210
4.3. Выводы .........................................................................................................218
Глава 5
Методы оценки качества микромонтажных соединений .......... 220
5.1. Стабильность характеристик соединений, полученных
термокомпрессионной и ультразвуковой сваркой ....................................... 220
5.2. Влияние на качество микромонтажных соединений
толщины золотого покрытия и подготовительных операций .........................235
5.3. Влияние свойств и условий формирования никелевых покрытий
элементов корпусов БИС на качество микросварных соединений ..............241
5.4. Выводы .........................................................................................................246
Глава 6
Базовое технологическое оборудование
для формирования функциональных тонкопленочных
покрытий и микромонтажа кристаллов ...............................................248
6.1. Устройство импульсной активации ультразвуковой
микросварки и гальваническая магнитная подвеска .......................................248
6.2. Устройства для формирования высококачественных
электрохимических покрытий ...........................................................................252
6.3. Базовые конструктивно-технологические решения освоенных
в серийном производстве изделий микроэлектроники ............................... 270
6.4. Технико-экономическая эффективность промышленного
использования разработанных технологий выпуска
конкурентоспособных изделий .......................................................................289
6.5. Выводы .........................................................................................................292
Заключение .........................................................................................................293
Список литературы .........................................................................................297
Стр.6