Pulverización de fotorresina para semiconductores

La tecnología de pulverización ultrasónica de fotorresina impulsa el encapsulado avanzado de semiconductores, ayudando a la industria a mejorar la calidad, reducir costes y aumentar la eficiencia.

A medida que la tecnología de encapsulado de semiconductores avanza rápidamente hacia la alta densidad, la alta precisión y la integración tridimensional, la fotorresina, como material clave en el encapsulado avanzado, determina directamente la precisión, el rendimiento y los costes de producción del encapsulado de chips mediante la calidad, la uniformidad y la tasa de utilización de su recubrimiento. Los procesos tradicionales de recubrimiento por centrifugación de fotorresina presentan numerosos inconvenientes, como el recubrimiento irregular de estructuras complejas, un importante desperdicio de material y una cobertura incompleta de estructuras de alta relación de aspecto, lo que los hace inadecuados para los requisitos actuales de los procesos de encapsulado de alta gama. La tecnología de pulverización ultrasónica de fotorresina, como proceso de recubrimiento de precisión de nueva generación, se adapta perfectamente a diversos escenarios de encapsulado avanzado gracias a sus ventajas principales, como la pulverización atomizada sin contacto, la cobertura uniforme de toda la superficie, la alta utilización del material y la amplia adaptabilidad del proceso, mejorando integralmente el efecto de aplicación de los procesos de fotorresina. Actualmente, se ha implementado ampliamente en diversas líneas de producción de encapsulado de semiconductores de alta gama.

La fotorresina combinada con la tecnología de pulverización ultrasónica abarca de forma integral los procesos centrales de encapsulado de semiconductores, desempeñando un papel fundamental en etapas clave como la fabricación de la capa de redistribución, el bumping de chips, la formación del aislamiento de las interconexiones pasantes de silicio (TSV), el encapsulado a nivel de oblea y la unión temporal. Las ventajas específicas de su aplicación son las siguientes:

I. Fabricación de la capa de redistribución (RDL): Facilitando la formación de interconexiones de alta densidad

En campos de encapsulado de vanguardia como el encapsulado fan-out (FOWLP) y el encapsulado apilado 2.5D/3D, la capa de redistribución es el soporte principal para lograr interconexiones de chips de alta densidad. La precisión del patrón de la fotorresina determina directamente la estabilidad y la precisión de las líneas de interconexión. Los procesos tradicionales de recubrimiento por centrifugación son propensos a problemas como el espesor desigual de la fotorresina, la acumulación en los bordes y la fuga de fotorresina en la superficie de las obleas reconstruidas y las estructuras de circuitos bumping, lo que fácilmente provoca desviaciones en el patrón del circuito.

Gracias a la tecnología de pulverización ultrasónica de fotorresina, se puede lograr un recubrimiento uniforme a nivel micrométrico en superficies de obleas irregulares y estructuras de circuitos con microespacios mediante un control preciso de la atomización. El espesor de la fotorresina es altamente controlable y se adapta a diversos requisitos de proceso, incluyendo capas ultrafinas y gruesas. Un recubrimiento de fotorresina estable y uniforme define con precisión el patrón metálico de la capa de redistribución, guiando la formación precisa de los procesos de electrodeposición y grabado. Esto mejora significativamente la precisión y la uniformidad de las interconexiones de alta densidad entre chips y sustratos, y entre los propios chips, reduciendo eficazmente las tasas de fallos por cortocircuito y circuito abierto, y satisfaciendo las exigencias de la producción en masa de encapsulados de ultra alta densidad.

II. Proceso de creación de protuberancias: Garantizando la uniformidad de alta precisión de las microprotuberancias

Las protuberancias de los chips son los puentes de conexión eléctrica fundamentales entre los chips y los sustratos, y entre los propios chips. La posición, el tamaño y la planitud de las protuberancias afectan directamente a la conductividad del chip y a la fiabilidad del encapsulado, lo que exige una precisión extremadamente alta en el recubrimiento de fotorresina. Los procesos tradicionales son propensos a la falta localizada o a la irregularidad de las capas de fotorresina, lo que provoca tamaños de protuberancias inconsistentes y desalineaciones posicionales tras la electrodeposición, afectando al rendimiento del encapsulado.

La introducción de la tecnología de pulverización ultrasónica de fotorresina permite una pulverización uniforme sin zonas muertas ni desviaciones, fijando con precisión la zona de formación de las protuberancias y proporcionando una plantilla de formación estandarizada para la electrodeposición de metales como el cobre y el oro. Esta tecnología es ideal para la fabricación de matrices de protuberancias miniaturizadas de alta densidad, resolviendo por completo el problema de la desviación de moldeo de los procesos tradicionales. Garantiza de forma integral la precisión dimensional y la consistencia morfológica de las protuberancias, mejorando significativamente la estabilidad y la fiabilidad de las conexiones eléctricas de los chips.

III. Formación de la capa aislante de vías pasantes de silicio (TSV): Superando los cuellos de botella en los procesos de encapsulado 3D

En el encapsulado apilado 3D, las vías pasantes de silicio (TSV) se basan en estructuras de vías verticales para lograr la interconexión eléctrica vertical de chips multicapa, lo que las convierte en una tecnología fundamental para el encapsulado integrado 3D. Las estructuras TSV se caracterizan por una alta relación de aspecto, pequeñas aberturas y paredes laterales verticales. Los procesos tradicionales de recubrimiento por centrifugación tienen dificultades para cubrir las paredes laterales y el fondo de las vías, lo que fácilmente provoca huecos en el recubrimiento, rotura de la capa adhesiva, diafonía de señal, cortocircuitos en la galvanoplastia y otros defectos de proceso. Esto ha sido durante mucho tiempo un cuello de botella clave que limita la producción en masa de encapsulados 3D.

La tecnología de pulverización ultrasónica de fotorresina resuelve perfectamente este problema de la industria. Sus partículas finamente atomizadas pueden penetrar profundamente en las vías de alta relación de aspecto, logrando un recubrimiento uniforme con cobertura total de las paredes laterales y el fondo de las TSV. La tasa de cobertura del fondo puede alcanzar más del 92 %, sin puntos ciegos de recubrimiento ni roturas de la capa adhesiva. La capa aislante de fotorresina formada bloquea eficazmente la diafonía de señal del chip y proporciona un soporte de patrón preciso para el posterior relleno de metal, lo que garantiza un rendimiento eléctrico estable del encapsulado apilado 3D y facilita la producción en masa de encapsulados 3D altamente integrados.

IV. Fabricación de la capa de pasivación para el encapsulado a nivel de oblea (WLP): Mejora del rendimiento de la protección del chip

El encapsulado a nivel de oblea, con sus ventajas de miniaturización, alta integración y bajo coste, se ha convertido en la solución de encapsulado predominante para la electrónica de consumo y los dispositivos de potencia. La capa de pasivación formada con fotorresina actúa como una barrera protectora para el chip, aislándolo de interferencias ambientales externas como la humedad, el polvo y la corrosión ácida/alcalina. Además, proporciona una base estable para los procesos posteriores de electrodeposición y grabado, lo que requiere que la capa de fotorresina sea completa, uniforme y tenga una fuerte adhesión.

Mediante la tecnología de pulverización ultrasónica de fotorresina, se puede formar una capa de pasivación de fotorresina uniforme, densa y estable en toda la superficie de la oblea. La adhesión y la planitud del recubrimiento superan con creces las de los procesos tradicionales, lo que lo hace totalmente adaptable a diversos sustratos de oblea y estructuras de oblea complejas. Proporciona protección a largo plazo para los circuitos centrales del chip, evitando fallos del dispositivo causados ​​por factores ambientales externos, y también proporciona una base de proceso estable para los procesos de fabricación posteriores, mejorando significativamente el rendimiento y la vida útil del encapsulado a nivel de oblea.

V. Procesos de unión y desunión temporales: Adaptables al mecanizado de precisión de obleas ultrafinas

En procesos de encapsulado complejos, como el adelgazamiento y el grabado fino de obleas ultrafinas, la fotorresina puede servir como material de unión temporal de alta calidad, logrando una unión estable entre la oblea y el sustrato. Esto garantiza que la oblea no se desplace ni se rompa durante el mecanizado de precisión, y que pueda retirarse de forma rápida y no destructiva mediante un proceso de desunión una vez finalizado el proceso.

El uso de la tecnología de pulverización ultrasónica de fotorresina para el recubrimiento de la capa de unión permite la formación de una capa adhesiva ultrafina, uniforme y sin burbujas. La oblea y el sustrato se adhieren firmemente y presentan una tensión uniforme, evitando eficazmente problemas de deformación y rotura en el procesamiento de obleas ultrafinas. Simultáneamente, la capa adhesiva presenta un rendimiento estable, es resistente a altas temperaturas y a la corrosión del proceso, es apta para múltiples pasos de procesamiento complejos y no deja residuos tras la desunión sin dañar el sustrato de la oblea, lo que mejora significativamente la adaptabilidad y la estabilidad del proceso de obleas ultrafinas y de forma irregular. Ventajas tecnológicas clave y valor industrial: El encapsulado avanzado de semiconductores exige una alta resolución de la fotorresina, resistencia a la corrosión, resistencia al calor, adhesión y uniformidad del recubrimiento. La tecnología de pulverización ultrasónica de fotorresina no solo aprovecha al máximo el rendimiento superior de la fotorresina, sino que también supone una mejora integral desde la perspectiva del proceso: en comparación con el recubrimiento por centrifugación tradicional, esta tecnología aumenta la utilización del material fotorresina entre un 30 % y un 50 %, reduciendo significativamente los costes de materia prima; la pulverización sin contacto elimina la tensión mecánica, evitando daños en la oblea; se adapta con flexibilidad a diversas estructuras complejas, como superficies planas, zanjas profundas y vías de alta relación de aspecto, lo que demuestra una compatibilidad de proceso extremadamente alta y abarca todos los escenarios, desde el encapsulado convencional hasta los procesos avanzados de 7 nm y menores, y el encapsulado de dispositivos de potencia.

Actualmente, la tecnología de pulverización ultrasónica de fotorresina se ha convertido en un avance fundamental para la modernización de los procesos de encapsulado avanzados, solucionando eficazmente muchos de los problemas de los procesos de recubrimiento tradicionales. Combina cuatro ventajas clave: alta precisión, alto rendimiento, bajo coste y gran adaptabilidad, lo que proporciona un sólido respaldo técnico para la industrialización del encapsulado de semiconductores hacia una mayor integración, mayor precisión y menor coste. Es el proceso preferido para la producción en masa de encapsulados de alta gama en el futuro.

Acerca de Cheersonic

Cheersonic es el desarrollador y fabricante líder de sistemas de revestimiento ultrasónico para aplicar revestimientos de película fina y precisos para proteger, fortalecer o alisar superficies en piezas y componentes para los mercados de microelectrónica/electrónica, energía alternativa, médico e industrial, incluidas aplicaciones de vidrio especializadas en la construcción y automotor.

Nuestras soluciones de recubrimiento son respetuosas con el medio ambiente, eficientes y altamente confiables, y permiten reducciones drásticas en el exceso de rociado, ahorros en materia prima, uso de agua y energía y brindan repetibilidad mejorada del proceso, eficiencia de transferencia, alta uniformidad y emisiones reducidas.