等离子处理在先进封装制程里的几类核心落地场景

做先进封装的工艺应该都清楚，从晶圆重布线、TSV 通孔到最后塑封，界面污染、附着力不足带来的隐性不良，很多要到可靠性测试阶段才会暴露，返工成本很高。等离子干法处理凭借低损伤、可深入微结构的特点，慢慢渗透到先进封装的多道关键工序，上海鉴龙在配合封装厂做工艺开发的时候，接触最多的就是下面这几类场景，每一类的工艺侧重点、风险点也完全不一样。

晶圆级清洗和光刻胶灰化，大多安排在先进封装前端，很多人会把它和前道晶圆制造的清洗混为一谈，其实管控重心有区别。光刻之后残留在晶圆表面的光刻胶以及刻蚀副产物，单纯湿法清洗很难处理干净，细小的缝隙里还容易出现液体残留，精细线宽的制程一旦有残液，极易引发线路腐蚀。氧气等离子依靠氧化反应把有机组分分解成可被抽走的挥发性物质，属于干法灰化，没有水渍残留的问题。但这个工序对颗粒管控、整片晶圆的均匀性要求很苛刻，常规方案大多选用 13.56MHz 射频的真空等离子设备，保证片内、片间处理效果稳定。这里有个容易踩的坑，一味拉长处理时间追求干净，高能粒子持续作用会造成基底薄膜损耗，很多新上线的工艺就是因为没有做刻蚀速率标定，出现了不必要的基材减薄。

TSV 硅通孔、凸点制备这两块，算得上近几年等离子设备需求上涨最快的工序。2.5D、3D 堆叠封装里，TSV 刻蚀完成之后，孔壁会附着一层聚合物状的刻蚀残渣，这些东西不清理干净，后续绝缘层沉积、铜填充的时候就会出现空洞、结合不良，直接造成通孔开路失效。等离子能够进入狭小的微孔内部，依靠化学反应搭配适度物理轰击，清除孔壁杂质，同时把孔壁表面活化，提升后续薄膜的附着能力。放到 Bump 凸点、UBM 凸点下金属层工序里，等离子主要用来清除焊盘表面薄氧化层和有机沾污，氧化层如果留在界面，后续金属生长、焊接环节很容易出现虚焊、界面脱层。只是微孔清洗要把控好物理轰击强度，轰击太强会把孔壁打得粗糙，反而影响通孔的电气性能。

各类键合工序前的表面活化，是等离子应用里认可度很高的一环。不管是晶圆键合、芯片直接键合，还是引线键合，两个界面的表面状态，直接决定键合强度和长期可靠性。等离子处理能够剥离表面有机污染物，改变表面官能团，拉高表面能，这样可以在更低的温度、更小的压力条件下完成键合，对于低温键合、异质材料键合这类难工艺，帮助尤为明显。现在很多高端制程会优先选远程等离子方案，就是为了规避直放电等离子的离子轰击，防止键合面上脆弱的微纳结构被打坏，只是远程等离子的活化效率会比直喷式低一些，需要在工艺窗口里面重新平衡时间和气体配比。

塑封之前的表面改性，同样是用来解决界面分层的经典手段。塑封环氧树脂和芯片、基板、引线框架之间结合力不够，后续湿热测试、温度循环的时候，水汽顺着界面渗入，就会出现分层、爆米花失效。等离子在基材表面引入极性基团，提升塑封料的浸润效果，加固界面结合，改善器件长期可靠性。扇出封装、SiP 系统级封装里面，等离子的使用范围还要更广，重构晶圆清洗、介质层浅刻蚀、钝化层开孔这些工序都能用到，工序数量远多于传统封装。但也要客观看待，等离子活化只是改善界面条件，不能解决基材本身脱模剂污染这类来料问题，如果基板来料本身污染严重，只靠等离子处理，很难稳定压住分层不良。

先进封装整体对等离子工艺的容错空间很小，颗粒、刻蚀损伤、活化不均，任何一点偏差都会传导到后端良率。不同工序对等离子的选型方向差异很大，有的侧重高均匀灰化，有的优先低损伤活化，不能一套工艺配方直接通吃所有工位。












 

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