芯片铝垫上的钝化层(Passivation Layer) ,相当于芯片在封装前的"终极铠甲",它的作用是永久性保护内部电路 。对于你关心的倒装到基板的封装,钝化层的作用更为关键,因为它直接关系到焊接的可靠性和长期稳定性。
🛡️ 钝化层的主要作用
在倒装工艺中,钝化层的核心作用可总结为下表:
| 作用维度 | 具体说明 |
|---|---|
| 物理防护 | 保护芯片表面精细的金属线路(铝互连线)免受机械划伤、颗粒污染和湿气腐蚀。这是最基本也是最重要的功能。 |
| 电性隔离 | 作为绝缘体,防止外部导电污染物导致电路短路,并阻挡钠离子等可动离子侵入芯片内部,防止器件性能漂移或失效。 |
| 应力缓冲 | 在倒装焊(特别是植球)和后续应用(如热循环)中,钝化层能缓冲和分散机械应力与热应力,保护铝垫和下方的电路结构。 |
| 工艺基础 | 为后序的铝垫开窗(露出焊接区域)提供刻蚀停止层,定义精确的焊接位置,这对于凸块(Bump)的精准植球至关重要。 |
📏 钝化层的典型厚度
钝化层厚度并非固定值,它取决于工艺节点(技术代次)、芯片设计规则和具体的可靠性要求 。通常,它是一个复合叠层(如SiO₂ + Si₃N₄)以兼顾不同材料的优点。
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常见范围:
- 根据专利资料,作为底层的保护层 (通常为氮化硅)厚度可能在70nm至90nm(700埃至900埃)左右。
- 综合业界实践,整个钝化层(含多层介质)的总厚度通常在 0.5µm到2µm 之间。对于需要更强保护的芯片或特定封装要求,厚度可能更高。
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需要关注 :对于倒装芯片,钝化层在铝垫处的开口形状和侧壁坡度(Step Coverage)同样重要,它会影响凸块下金属层(UBM)的覆盖和最终的焊接强度。
🔍 如何获取准确的规格
最精确的钝化层材质和厚度信息,必须查阅芯片制造厂(Foundry)提供的工艺设计套件文件,具体在:
- 设计规则文件(DRC Rule File)
- 后端工艺的IO库文档或芯片的版图层定义文件
封装厂在准备倒装工艺时,会重点关注这些信息,以评估焊接界面的可靠性。
总而言之,钝化层是保障芯片,特别是倒装芯片长期可靠工作的关键结构。它的厚度是需要根据具体芯片工艺精确设计的参数。