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半導(dǎo)體行業(yè)向3D集成和大尺寸基板的推進(jìn)，從根本上改變了材料在封裝中的作用。曾經(jīng)起到結(jié)構(gòu)支撐和電絕緣作用的材料，如今已成為限制器件性能的關(guān)鍵因素。

現(xiàn)代封裝材料包含的聚合物、粘合劑、先進(jìn)介電材料、導(dǎo)熱材料和復(fù)合材料層壓板比以往幾代產(chǎn)品要多得多。問題在于，其中許多材料過于新穎，尚未積累足夠的長(zhǎng)期可靠性數(shù)據(jù)。因此，某些失效模式只有在現(xiàn)場(chǎng)循環(huán)或電路板級(jí)組裝后才會(huì)顯現(xiàn)。

隨著芯片堆疊技術(shù)的進(jìn)步，封裝高度不斷增加；隨著面板級(jí)加工技術(shù)的進(jìn)步，封裝寬度不斷擴(kuò)大，因此，必須在整個(gè)流程中，對(duì)具有精確調(diào)控特性的材料進(jìn)行系統(tǒng)性的指定、加工和驗(yàn)證。然而，這些高度專業(yè)化的化學(xué)體系通常工藝窗口狹窄，且可能與相鄰層產(chǎn)生復(fù)雜的相互作用。

行業(yè)正在通過更嚴(yán)格的工藝控制、系統(tǒng)級(jí)材料規(guī)范和協(xié)同優(yōu)化策略來應(yīng)對(duì)，將薄膜、界面和沉積方法視為統(tǒng)一的可靠性控制，而不是獨(dú)立變量。

材料選擇范圍的擴(kuò)大也帶來了風(fēng)險(xiǎn)。

向三維架構(gòu)的過渡極大地?cái)U(kuò)展了先進(jìn)封裝對(duì)材料的需求。高頻人工智能應(yīng)用需要具有特定介電常數(shù)/損耗角正切值（Dk/Df）的介電材料，而封裝級(jí)的功率密度正接近千瓦級(jí)，這就需要新型的導(dǎo)熱界面材料和冷卻解決方案。

“我們需要各種新材料，”日月光（ ASE）工程與技術(shù)營(yíng)銷高級(jí)總監(jiān)曹立宏表示?！叭缃瘢哳l人工智能應(yīng)用中的電氣性能很大程度上取決于Dk/Df值。”

隨著材料種類的增加，不確定性也隨之增加。許多投入生產(chǎn)的新型材料缺乏長(zhǎng)期性能數(shù)據(jù)。它們與基材、再分布層、粘合膜和模塑化合物的相互作用可能會(huì)產(chǎn)生前所未見的失效特征，而這些特征也無法進(jìn)行可靠的建模。

最明顯的例子是材料驅(qū)動(dòng)的失效模式，這些失效模式僅在封裝步驟完成后才會(huì)出現(xiàn)。這些失效模式可能包括粘合力喪失、聚合物固化后松弛、吸濕后溶脹，或粘合層中的材料遷移。它們可能在長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)使用、反復(fù)熱循環(huán)或與下游工藝（例如板級(jí)組裝）相互作用后出現(xiàn)。

現(xiàn)代系統(tǒng)的復(fù)雜性要求材料具備精確調(diào)控的介電性能（用于高頻運(yùn)行）、可控的流動(dòng)和固化特性（用于先進(jìn)的粘合技術(shù)）以及在大尺寸面板上可預(yù)測(cè)的熱機(jī)械應(yīng)力行為。這些限制往往促使行業(yè)采用工藝窗口狹窄的高度專業(yè)化化學(xué)方法。

曹表示：“如果沒有一系列新型材料在整個(gè)工藝流程中協(xié)同工作，就無法同時(shí)滿足高功率、高帶寬、低延遲和高良率的要求?！?/p>

聚合物/玻璃化轉(zhuǎn)變溫度漂移和界面老化

當(dāng)今許多可靠性風(fēng)險(xiǎn)都出現(xiàn)在組裝之后，此時(shí)聚合物、粘合劑和粘合膜仍在不斷變化。固化動(dòng)力學(xué)和固化后松弛會(huì)導(dǎo)致收縮和彈性損失?？缭交蚪咏ＡЩD(zhuǎn)變溫度 (Tg) 會(huì)加速聚合物和粘合劑的粘彈性蠕變和模量漂移。吸濕會(huì)改變體積和表面能。清洗化學(xué)品、激光或等離子體處理以及高溫會(huì)以早期認(rèn)證無法察覺的方式改變粘合和界面化學(xué)性質(zhì)。在疊層結(jié)構(gòu)中，一個(gè)界面上的微小變化可能會(huì)傳播到整個(gè)材料疊層，并在數(shù)月后以潛在缺陷的形式出現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)。

對(duì)于先進(jìn)的粘合方案和面板操作而言，在流程后期才發(fā)現(xiàn)界面問題會(huì)造成高昂的成本。如果從一開始就將材料作為一個(gè)系統(tǒng)而非單個(gè)薄膜進(jìn)行指定，并共同設(shè)計(jì)其化學(xué)性質(zhì)、清潔性和機(jī)械性能，則可靠性會(huì)得到提高。

“關(guān)鍵在于在材料選擇的早期階段就與利益相關(guān)者合作，以確保材料具備所需的化學(xué)和物理特性，”布魯爾科學(xué)公司高級(jí)應(yīng)用工程師阿米特·庫(kù)馬爾表示。“在大多數(shù)堆疊特性已經(jīng)確定之后再對(duì)材料進(jìn)行修改，比構(gòu)建材料堆疊系統(tǒng)更具挑戰(zhàn)性?！?/p>

即使化學(xué)成分在理論上完全正確，超薄膜仍然對(duì)表面條件和局部工藝偏差高度敏感。表面粗糙度、殘留污染物和圖案相關(guān)的形貌都會(huì)影響成核、生長(zhǎng)模式和應(yīng)力，從而使原本性能優(yōu)異的材料超出其安全范圍。

“我們對(duì)表面成核過程進(jìn)行了全面的建模。初始表面至關(guān)重要，” Lam Research旗下Semiverse Solutions Products的總經(jīng)理Joseph Ervin表示?！氨砻娴那鍧嵍群洼喞獩Q定了薄膜的沉積方式。這些非常薄的保形薄膜非常敏感，保持其均勻性是一個(gè)難題，而我們可以通過建模盡早解決這一問題。”

實(shí)際上，腔室溫度和初始表面決定了堆疊結(jié)構(gòu)的最初幾個(gè)埃，進(jìn)而影響粘附機(jī)制、保形性和薄膜應(yīng)力。加強(qiáng)預(yù)清洗、控制原生氧化物再生以及穩(wěn)定卡盤溫度可以拓寬原子層沉積（ALD）和物理沉積步驟的安全窗口。

“我們正在模擬這些因素如何累積應(yīng)力影響，尤其是在特征層面，”埃爾文說?！熬植繎?yīng)力的影響非常重要。我們力求將這些特征的精度提高到埃級(jí)。即使是納米級(jí)的偏差也至關(guān)重要，因此我們模擬的精度達(dá)到了這個(gè)水平。”

通過在亞納米尺度上精確控制成分和厚度，可以拓寬薄膜工藝的寬容度，這有助于穩(wěn)定界面并減少后續(xù)步驟的偏差。當(dāng)成分和厚度得到嚴(yán)格控制時(shí)，整個(gè)疊層中的粘附機(jī)制和機(jī)械平衡將更加可預(yù)測(cè)。

面板尺度上的翹曲和應(yīng)力累積

隨著材料種類的增多，先進(jìn)的封裝結(jié)構(gòu)如同一個(gè)復(fù)合材料，存在多種相互競(jìng)爭(zhēng)的平衡狀態(tài)。每一層材料都具有各自的熱膨脹系數(shù) (CTE)、粘彈性響應(yīng)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和固化特性。層壓和固化過程中會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，然后在回流焊過程中重新分布。一旦投入使用，這些應(yīng)力會(huì)在電源循環(huán)、環(huán)境溫度波動(dòng)和局部溫度梯度的影響下持續(xù)演變。

大尺寸基板會(huì)放大這些效應(yīng)。邊緣和中心區(qū)域可能處于不同的應(yīng)變狀態(tài)，局部圖案密度會(huì)影響基板的彎曲和扭曲，而簡(jiǎn)單的平板模型無法完全捕捉到這些變化。機(jī)械穩(wěn)定性不再是疊層結(jié)構(gòu)的固定屬性，而是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的目標(biāo)。

在此過程中，薄膜并非被動(dòng)的參與者。薄膜的形成本身就是應(yīng)力的來源，這種應(yīng)力由微觀結(jié)構(gòu)和晶粒演變等內(nèi)在因素以及溫度歷史和沉積幾何形狀等外在因素驅(qū)動(dòng)。晶圓上機(jī)械性能中性的薄膜可能會(huì)在整個(gè)面板上產(chǎn)生可測(cè)量的曲率，尤其是在堆疊多個(gè)模量不同的薄膜層時(shí)。這種機(jī)械偏差會(huì)進(jìn)一步影響芯片放置精度、RDL對(duì)準(zhǔn)精度和混合鍵合精度。

“在沉積材料時(shí)，不可避免地會(huì)引入薄膜應(yīng)力，這會(huì)導(dǎo)致襯底翹曲，”馮·阿登公司半導(dǎo)體和精密光學(xué)副總裁邁克爾·施耐德表示。“可以通過調(diào)整特定的工藝參數(shù)或采用不同的濺射功率配置來最大限度地減少這種應(yīng)力。另一種策略是通過同時(shí)在襯底背面進(jìn)行涂層處理來補(bǔ)償應(yīng)力，從而實(shí)現(xiàn)幾何平衡并減少變形?！?/p>

在面板尺度上，補(bǔ)償成為一個(gè)設(shè)計(jì)變量。涂層可以實(shí)現(xiàn)前后平衡。工藝配方可以進(jìn)行調(diào)整，使應(yīng)力從拉應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閴簯?yīng)力。濺射區(qū)域的功率分布和固化過程中的溫度梯度可以作為控制手段，使堆疊層平整，或至少將變形控制在可接受的范圍內(nèi)，以便進(jìn)行貼裝和粘合。即便如此，組裝過程中遺留的殘余應(yīng)力也會(huì)在后續(xù)階段顯現(xiàn)出來，通常表現(xiàn)為緩慢的應(yīng)力漂移，而非立即失效。芯片間的傾斜會(huì)逐漸變化，中介層過孔開始承受不對(duì)稱載荷，并且在認(rèn)證階段看起來穩(wěn)固的界面在使用過程中也會(huì)逐漸發(fā)生變化。

機(jī)械變形不僅會(huì)影響組裝時(shí)的良率，還會(huì)影響性能和長(zhǎng)期可靠性。差動(dòng)膨脹會(huì)改變互連線的幾何形狀，從而微妙地改變接觸機(jī)制和寄生參數(shù)。即使是微小的彎曲也足以改變走線間距和環(huán)路高度，進(jìn)而影響時(shí)序裕量或改變耦合路徑。這些都是系統(tǒng)級(jí)的行為，與材料堆疊密切相關(guān)。

“當(dāng)兩種不同的材料接觸時(shí)，它們的膨脹系數(shù)不同，因此會(huì)發(fā)生彎曲，” Ansys（現(xiàn)為Synopsys的一部分）產(chǎn)品營(yíng)銷總監(jiān)Marc Swinnen說道?！斑@是物理定律，無法避免。但彎曲會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，而這些應(yīng)力會(huì)改變材料的電學(xué)參數(shù)?！?/p>

熱梯度是這種演變的主要驅(qū)動(dòng)力。高功率器件很少均勻發(fā)熱。熱點(diǎn)會(huì)局部軟化聚合物，加速蠕變或應(yīng)力松弛，而較冷區(qū)域則保持相對(duì)剛性。實(shí)現(xiàn)高密度集成的絕緣材料也會(huì)阻礙熱流，從而加劇熱梯度，導(dǎo)致同一封裝內(nèi)出現(xiàn)力學(xué)性能不一致的區(qū)域。隨著時(shí)間的推移，應(yīng)力場(chǎng)會(huì)圍繞這些熱梯度重新分布，這可能會(huì)影響層壓路徑，或促進(jìn)原本就強(qiáng)度不足的界面處微裂紋的擴(kuò)展。

斯溫寧補(bǔ)充道：“熱流在各個(gè)方向上并不相同。散熱已成為限制集成密度的主要因素。你可以設(shè)計(jì)出更緊湊的系統(tǒng)，也可以制造它們，但你卻無法冷卻它們?！?/p>

工程師們通過材料選擇和工藝控制相結(jié)合的方式來應(yīng)對(duì)這些問題。在材料方面，目標(biāo)是在保持電氣和熱性能的同時(shí)，盡可能減少最嚴(yán)重的偏差。這包括選擇具有兼容的熱膨脹系數(shù) (CTE) 和模量的介電材料、模塑化合物、粘合劑和底部填充材料。在工藝方面，應(yīng)力控制成為關(guān)鍵環(huán)節(jié)。固化工藝流程經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，能夠在受控條件下跨越玻璃化轉(zhuǎn)變溫度?；亓骱盖€經(jīng)過優(yōu)化，以最大限度地減少最敏感界面處的差異膨脹。布局策略考慮了中心到邊緣的彎曲變化。對(duì)于薄膜封裝，諸如背面平衡或功率重分配等工具側(cè)策略有助于在固有應(yīng)力傳播到封裝內(nèi)部之前將其消除。

隨著堆疊高度的增加和面板尺寸的增大，建模和計(jì)量技術(shù)必須與時(shí)俱進(jìn)，跟上機(jī)械性能的變化。在過孔周圍、金屬邊緣或重分布層的拐角處，幾何形狀會(huì)集中應(yīng)變，從而形成特征級(jí)應(yīng)力熱點(diǎn)。這些局部效應(yīng)會(huì)累積成全局變形模式，而這些模式只有在大規(guī)模應(yīng)用中才能顯現(xiàn)出來。業(yè)界的挑戰(zhàn)在于，如何盡早發(fā)現(xiàn)封裝的機(jī)械狀態(tài)以便及時(shí)采取行動(dòng)，并在產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)，將材料選擇、工藝條件和不斷變化的應(yīng)力場(chǎng)聯(lián)系起來，形成閉環(huán)。

庫(kù)馬爾表示：“與標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體加工工藝相比，混合鍵合和面板技術(shù)帶來了新的挑戰(zhàn)。與供應(yīng)鏈合作，共同解決材料需求，并根據(jù)應(yīng)用設(shè)計(jì)材料功能，這將大有裨益。”

熱機(jī)械耦合和導(dǎo)熱界面材料 (TIM)

這些材料挑戰(zhàn)在熱界面處最為突出，不斷上升的功率密度迫使熱響應(yīng)和機(jī)械響應(yīng)耦合在一起。隨著功率密度的增加，熱點(diǎn)會(huì)軟化聚合物并降低粘合模量，而較冷的區(qū)域則保持相對(duì)較高的剛度。這種剛度差異會(huì)在每次開關(guān)循環(huán)中重新分配應(yīng)力。在三維堆疊結(jié)構(gòu)中，垂直熱路徑與不同的熱膨脹系數(shù) (CTE) 相交，因此您設(shè)計(jì)的溫度場(chǎng)也是您必須控制的應(yīng)力場(chǎng)。介電層、粘合層、蓋層和導(dǎo)熱界面的材料選擇現(xiàn)在決定了峰值溫度和長(zhǎng)期機(jī)械穩(wěn)定性。

日月光半導(dǎo)體的曹先生表示：“散熱性能需要新型的散熱和界面材料。我們目前的目標(biāo)是3000瓦。我們需要高功率散熱材料。對(duì)于散熱和封裝材料，我們也需要控制翹曲。這意味著需要高熱膨脹系數(shù)、低固化時(shí)間的材料?！?/p>

導(dǎo)熱界面材料（TIM）是這一耦合問題的核心。界面熱阻取決于潤(rùn)濕性、空隙傾向和鍵合層厚度。由于TIM會(huì)成為剛性蓋板和異質(zhì)疊層之間的柔性層，這些參數(shù)也會(huì)影響應(yīng)力分布。在高功率組件中，較厚的鍵合層可以降低接觸不均勻性，但會(huì)增加導(dǎo)熱長(zhǎng)度。較高的粘度可以減少循環(huán)過程中的熱泵效應(yīng)，但如果表面能或平面度不足，則會(huì)增加空隙的風(fēng)險(xiǎn)。蓋板和芯片背面的金屬化疊層決定了高導(dǎo)熱TIM能否有效潤(rùn)濕并在回流焊或固化后保持穩(wěn)定。

“確保導(dǎo)熱界面材料（TIM）應(yīng)用中的空隙最小化至關(guān)重要，”安靠科技芯片/FCBGA業(yè)務(wù)部高級(jí)總監(jiān)Gerard John表示。“空隙會(huì)顯著阻礙導(dǎo)熱，導(dǎo)致熱點(diǎn)產(chǎn)生，降低器件可靠性。監(jiān)測(cè)TIM空隙對(duì)于工藝優(yōu)化和器件篩選至關(guān)重要?！?/p>

介電材料引入了第二個(gè)作用力——以及第二個(gè)限制因素。從電學(xué)角度來看，低介電常數(shù)薄膜會(huì)降低耦合。從熱學(xué)角度來看，許多低介電常數(shù)材料的導(dǎo)熱性較差，會(huì)加劇溫度梯度并對(duì)附近的聚合物造成負(fù)載。正是由于這種反饋回路，越來越多的研究項(xiàng)目正在探索能夠在不影響電學(xué)性能的前提下橫向?qū)岬慕殡娕浞胶筒寮?/p>

Synopsys公司的研究員 Victor Moroz 表示：“隨著器件尺寸從鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (FinFET) 擴(kuò)展到環(huán)柵 (GAA)，散熱路徑也會(huì)發(fā)生變化。在 FinFET 中，熱量可以沿著鰭片散失到晶圓上。而對(duì)于環(huán)柵 (GAA)，尤其是在采用背面供電的情況下，這條散熱路徑就消失了，因此熱量大部分時(shí)間都必須通過電介質(zhì)層散發(fā)。雖然存在金屬通孔，但其面積占比僅為個(gè)位數(shù)百分比。如果電介質(zhì)層能夠?qū)?，那就大有裨益了?！?/p>

提高可靠性的關(guān)鍵在于控制整個(gè)熱機(jī)械鏈，而不僅僅是單個(gè)環(huán)節(jié)。在機(jī)械方面，工程師可以調(diào)整蓋板剛度、接觸面平整度和預(yù)載荷分布，從而使導(dǎo)熱界面材料 (TIM) 在循環(huán)過程中承受均勻壓力并最大限度地減少剪切力。在材料方面，他們可以選擇在工作溫度附近具有穩(wěn)定粘度、固化或回流后空洞傾向低且抗?jié)B漏或泵出能力強(qiáng)的 TIM 化學(xué)成分。在工藝方面，他們可以設(shè)定回流或固化條件，最大限度地減少揮發(fā)性物質(zhì)的殘留，控制潤(rùn)濕表面上的氧化物生長(zhǎng)，并將大芯片上的鍵合層厚度控制在較小的范圍內(nèi)。功率分布圖可以驅(qū)動(dòng)分區(qū)蓋板幾何形狀或局部擴(kuò)散器，從而使界面設(shè)計(jì)能夠跟蹤實(shí)際的熱量產(chǎn)生，而不是平均值。

“導(dǎo)熱界面材料 (TIM) 的選擇通?；谄骷墓膱D，該圖顯示了高發(fā)熱區(qū)域，”安靠公司的約翰表示?！巴ㄟ^將 TIM 的特性與這些功耗圖相匹配，可以實(shí)現(xiàn)最佳的熱管理，確保器件高效散熱?！?/p>

老化機(jī)制相互關(guān)聯(lián)。反復(fù)的熱變化會(huì)導(dǎo)致焊料基導(dǎo)熱界面材料（TIM）中的金屬間化合物粗化，聚合物TIM在跨越玻璃化轉(zhuǎn)變溫度時(shí)模量發(fā)生變化，并在污染物滯留處形成空隙。水分吸收和溶劑殘留會(huì)削弱溫度梯度最大的區(qū)域的粘附力。如果不能及早控制表面能和平整度，這些影響會(huì)疊加，隨著時(shí)間的推移，導(dǎo)致結(jié)溫升高和機(jī)械應(yīng)力增大。

最佳解決方案是將這些變量作為一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行平衡，使導(dǎo)熱界面材料 (TIM) 配方、金屬化、蓋板設(shè)計(jì)和組裝方式與器件的實(shí)際功率分布圖而非標(biāo)稱規(guī)格相匹配。較低的界面熱阻可降低峰值溫度并減緩附近聚合物的模量漂移。更平坦的溫度場(chǎng)可減少差異膨脹并保持接觸幾何形狀。穩(wěn)定的接觸幾何形狀可維持較低的熱阻。

材料-工藝協(xié)同優(yōu)化：原子層沉積薄膜、界面和工藝拐點(diǎn)

先進(jìn)封裝材料可靠性的未來在于將材料和工藝視為一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)。即使表面看起來符合常規(guī)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，也可能存在足夠的粗糙度、污染或圖案驅(qū)動(dòng)的形貌，從而改變成核、生長(zhǎng)模式和薄膜固有應(yīng)力。在亞納米尺度上，對(duì)于先進(jìn)封裝中使用的阻隔/襯墊和鈍化膜而言，腔室溫度、氣體輸送動(dòng)力學(xué)和晶圓局部條件與配方本身一樣，都會(huì)對(duì)最終薄膜產(chǎn)生影響。通過協(xié)同優(yōu)化化學(xué)工藝、工藝順序、設(shè)備和計(jì)量技術(shù)，企業(yè)正在拓寬安全工藝窗口。

“我們構(gòu)建氣體輸送和等離子體特性的模型，以便了解腔室內(nèi)、晶圓表面以及結(jié)構(gòu)內(nèi)部發(fā)生的情況，”Lam公司的Ervin說?！巴ㄟ^虛擬方式探索這些空間，我們可以觀察沉積過程如何在復(fù)雜的3D幾何形狀中進(jìn)行?！?/p>

在先進(jìn)封裝領(lǐng)域，阻隔層、襯墊層和鈍化層對(duì)原子層沉積（ALD）工藝的控制要求日益提高。即使厚度或成分僅有±1個(gè)單層偏差，也會(huì)使界面可靠性面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。封裝層面的性能也會(huì)受到這些超薄層變異性的影響，因?yàn)閱螌雍穸鹊牟▌?dòng)最終會(huì)影響設(shè)計(jì)，進(jìn)而影響系統(tǒng)性能。正因如此，ALD工藝的重復(fù)性和薄膜均勻性如今已成為器件工程師和封裝團(tuán)隊(duì)的首要關(guān)注點(diǎn)。

“主要問題在于各層的一致性和均勻性。原子層沉積（ALD）技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)繞柵極等技術(shù)，”莫羅茲說道?！拔艺J(rèn)為如果沒有ALD技術(shù)，這是不可能實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)闆]有其他技術(shù)能夠達(dá)到如此高的均勻性和一致性?！?/p>

界面工程的應(yīng)用范圍不僅限于介電層堆疊，還包括在緊湊幾何結(jié)構(gòu)下選擇導(dǎo)體，這已成為一個(gè)材料和界面問題，直接關(guān)系到可靠性。盡可能去除襯墊和阻擋層可以增加金屬體積、降低電阻，并減少焦耳熱，從而減輕附近聚合物和界面上的熱機(jī)械應(yīng)力。在這些尺寸下，薄膜能否干凈地成核并均勻生長(zhǎng)取決于初始表面。

“表面清潔度和形貌對(duì)于超薄膜至關(guān)重要。成核、保形性以及最終的可靠性都取決于初始狀態(tài)，因此我們將設(shè)備端策略與仿真相結(jié)合，以確保在安全范圍內(nèi)進(jìn)行操作，”Ervin說道。“我們模擬薄膜在特征尺度上如何產(chǎn)生應(yīng)力。在這樣的尺度下，納米級(jí)的偏差都至關(guān)重要，因此我們?cè)谡{(diào)整工藝配方時(shí)會(huì)明確地模擬這種敏感性?！?/p>

這些方法的共同之處在于系統(tǒng)定義。薄膜、界面和導(dǎo)體的設(shè)計(jì)都以工藝為導(dǎo)向，然后通過原位信號(hào)和后處理計(jì)量進(jìn)行驗(yàn)證。當(dāng)這一流程嚴(yán)謹(jǐn)時(shí)，封裝工藝從薄膜領(lǐng)域繼承的未知因素就會(huì)減少，材料可靠性也成為一個(gè)可控參數(shù)，而不是在驗(yàn)證后期才發(fā)現(xiàn)的問題。

結(jié)論

在先進(jìn)封裝領(lǐng)域，材料已從輔助角色轉(zhuǎn)變?yōu)樾阅芎涂煽啃缘闹饕?qū)動(dòng)因素。向3D集成和大尺寸基板的轉(zhuǎn)變催生了一系列新型聚合物、介電材料、粘合劑和導(dǎo)熱界面材料——其中許多缺乏預(yù)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)性能所需的長(zhǎng)期可靠性數(shù)據(jù)。聚合物和粘合膜在組裝后仍會(huì)持續(xù)變化。薄膜應(yīng)力和成分會(huì)影響翹曲和界面穩(wěn)定性。熱梯度直接影響機(jī)械性能，因此導(dǎo)熱界面材料的選擇如今已成為至關(guān)重要的系統(tǒng)級(jí)決策。

行業(yè)的應(yīng)對(duì)措施正逐漸明朗。將材料、工藝和工具視為一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)。在選擇化學(xué)試劑時(shí)，要充分考慮表面狀態(tài)和順序。采用能夠在單層尺度上實(shí)現(xiàn)成分和厚度控制的沉積方法。選擇能夠降低發(fā)熱量并簡(jiǎn)化應(yīng)力場(chǎng)的導(dǎo)體和介電材料。利用數(shù)據(jù)形成閉環(huán)，以便及早控制變異性，而不是在后期才發(fā)現(xiàn)。

如果行業(yè)能夠有效執(zhí)行這一戰(zhàn)略，可靠性將不再是一個(gè)難以捉摸的目標(biāo)。封裝性能將在更大尺寸的面板和更高的堆疊結(jié)構(gòu)中變得可預(yù)測(cè)，而曾經(jīng)的不確定性來源，將成為后續(xù)架構(gòu)中提升良率、性能和壽命的關(guān)鍵因素。

https://semiengineering.com/reliability-risks-shift-to-the-materials-stack/

（來源：編譯自semiengineering）

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