臺灣博碩士論文加值系統

半導體構裝製程中會在晶圓級產品的表面選擇塗膜一層薄膜，是為了抵抗溼氣以及緩衝熱應力，其材料為光阻的一種，製程流程和微影製程相同。在烘烤步驟下，若溫度太低時，將必須增加驅除光阻層的時間且薄膜也較易剝離；溫度太高時，會造成顯影後有殘留的現象也易使光阻膜產生皺摺或裂痕。本文探討表面塗膜材料聚苯噁唑（Polybenzoxazole；PBO）於微影製程中與烘烤烤箱和時間溫度的關係，實驗使用的烤箱為真空裝置式的爐火（vacuum furnace），搭配3組不同溫度與時間，透過實驗對晶圓級產品（WLCSP）進行晶片表面裂痕之研究，經厚度量測、表面均勻性量測以及表面缺陷之觀察，完成實驗烘烤的參數。

In the semiconductor manufacturing process of wafer-level chip scale package (WLCSP), a thin coating of film-like material; usually a type of photo-resist material which is similarly used in lithography process, is generally applied on the surface of the package to resist moisture attacks and reduce thermal stress. In the stage of baking this resistive film, while the process temperature is too low, or lower then a critical point it takes longer time to remove the photo resist, and the resistive film is easily to be peel-off. If the process temperature is under counter, set too high then residual contain mention will occur after the process of photo-resist development, and cause wrinkles and cracks on the photo resist film.
This object of this thesis is to investigate the dependence of backing condition on Polybenzoxazole (PBO) surface cracks of WLCSP products in the photo-lithography process. The oven types selected in this study a vacuum oven is selected, and three sets of backing condition are chased in this experiment. And through the measurement and observation of the variation in surface crack defects, film thickness and film uniformity of different processing condition, able to optimize the parameter of baking process for WLCSP products.

論文審定書 i
致謝 ii
摘要 iii
ABSTRACT iv
目錄 v
圖目錄 vii
表目錄 x
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機與目的 2
第二章 凸塊封裝製程發展 3
2-1 封裝技術的演進 3
2-2 凸塊封裝技術 6
2-3 凸塊封裝製程介紹 10
2-3-1 印刷凸塊封裝製程 11
2-3-2 電鍍凸塊封裝製程 14
2-3-3 錫球植入封裝製程 14
第三章 晶片表面保護塗膜材料特性與製程探討 16
3-1 晶片表面塗膜材料的發展與應用 16
3-1-1 感光性聚苯噁唑（PSPBO）的應用 17
3-2 晶片表面塗膜製程介紹 19
3-3 PBO光阻介紹 25
3-3-1 光阻性質 25
3-3-2 光阻之主要成分及種類 28
3-3-3 Polyimide與PBO之比較 31
3-3-4 實驗所用之PBO 33
3-4 烘烤對PBO影響之研究 36
3-4-1 烘烤之主要目的 36
3-4-2 烤箱之種類與原理 38
3-4-3 實驗所用之烤箱 40
3-5 製程常見問題探討 42
第四章 實驗結果與分析 45
4-1 8吋晶圓之實務經驗探討 45
4-1-1 實驗流程 45
4-1-2 實驗設計 45
4-1-3 實驗結果 46
4-2 12吋晶圓實驗流程與檢驗方法 48
4-2-1 機台設備 49
4-2-2 實驗流程 50
4-3 檢測12吋晶圓表面裂痕之結果 53
4-3-1 重要站點之穩定度分析 53
4-3-2 硬烤條件及表面觀察 55
第五章 結論與未來展望 58
參考文獻 59

[1] 江文彥，1992，『微電子用感光性高分子材料』，化工技術。
[2] 余志成，高雄第一科技大學機械系之微影製程教材。
[3] 金進興，2004，『半導體晶片表面保護塗膜材料之發展趨勢』，先進構裝技術聯盟，第十一期季刊專題報導。
[4] 金進興，1991，『材料與社會』，第6卷，第5期，80~85頁。
[5] 林松香，1991，『材料與社會』，第6卷，第5期，69-74頁。
[6] 林佳儀、民93，正型水性顯影聚苯噁唑/黏土奈米感光複合材料之研究，國立成功大學材料科學及工程學系研究所碩士論文。
[7] 高全德，2001，『IC構裝材料技術及市場發展趨勢專題調查』，工研院IEK化材組。
[8] 唐和明，2008，『晶片封裝產業的文藝復興時代即將來臨』，經濟部工業局半導體產業推動辦公室，人物專題報導。
[9] 梁美蘭，成功大學微奈米科技研究中心之微影製程簡介教材。
[10] 陳琬琪、民91，正型鹼性水溶液顯影耐高溫感光性聚苯噁唑之研究，國立成功大學材料科學及工程學系研究所碩士論文。
[11] 黃士育、民96，覆晶封裝製程之無鉛錫球與助銲劑最佳化研究，國立高雄大學電機工程學系研究所碩士論文。
[12] 楊雅嵐產業分析師，2003，『全球封裝技術演進』，工研院經資中心ITIS計畫。
[13] 劉文超、許渭州校閱，羅文雄、蔡榮輝、鄭岫盈譯，Michael Quirk. Julian Serda著，2004，『半導體製造技術』，滄海書局。
[14] 劉瑞祥，『感光性高分子』，復文書局。
[15] Semicon Taiwan特刊，2005，『封裝技術探索』。
[16] http://www.sii-ic.com/
[17] Deborah S. Patterson, Kulicke & Soffa, Flip Chip Division, Phoenix, Arizona；Some fundamentals of wafer-level packaging；Solid State Technology；2002
[18] McPherson,J.W.；Dunn,C.F.J.Vac.Sci.Technol.1987,5,1321.
[19] Yost,F.G.Scripta Mat.,1989,23,1323.
[20] Dang,C.D.；Mather,P.T.；Alexander,M.D.JR.;Grayson,C.J.；Houtz,M.D.；Spry,R.J.；Arnold,F.E.Journal of Polymer Science：Part A：Polymer Chemistry,2001,38,1991.
[21] Ghosh,M.K.；Mittal(ed.)K.L.In Polyimides, Fundamentals and Applications；Marcel Dekker, New York, 1996
[22] Bednar,B.；Kralicek,J.；Zachoval,J. In Resists in Microlithography and Printing, Elsevier, Amsterdam, 1993, p38-43
[23] Leo Liu；Mike Pan；Adren Hsieh In G8D Report for 8 inch aCSP PBO crack issue；ASE INC.；2007
[24] Roy Kuan；In 300mm PBO Process Characterization Plan for 7.5um PBO Film；ASE INC.；2007
[25] TokohA., Photosensitive Polymers, Kansai Research Institute, 1999, p89
[26] Adren Hsieh；In Chemical Resistance (PBO Crack) v.s. Curing Condition Study；ASE INC.；2006