在下一世代先進封裝技術中,RDLs導線將扮演舉足輕重之角色,由於晶片之效能不斷提升,晶片尺寸也隨之縮減,因此RDLs銅導線之尺寸也跟著微縮,將承載著極高之電流密度,使得銅導線發生電遷移而破壞失效之問題被更加重視,而在fan-out製程常使用PI包覆銅導線來防止氧化,但在PI固化之加熱過程中,由於銅導線、矽晶片與EMC間相異之熱膨脹係數,導致升溫時發生導線斷裂,因此需要更高強度之導線來避免破壞之產生,但同時需兼具優異之導電性,因此如何增加RDLs銅導線強度將變成提升下世代晶片效能之關鍵。
本研究團隊研發奈米雙晶銅導線代替一般銅導線,利用奈米雙晶結構來提升銅導線之強度,避免在固化過程中產生破裂,亦或在高電流密度承載下發生電遷移導致失效;結果如圖所示,在溫度循環測試經1000次循環後,具奈米雙晶結構之銅導線並無發生斷裂之情況,而一般之銅導線有許多位置發生斷裂之情況,而在測試200 MPa 應力,奈米雙晶銅之降伏強度超過300MPa,因此可以承受較大應力,但一般銅的降伏強度較差容易破壞,結果顯示奈米雙晶銅導線之強度相比一般銅導線之強度來得優異,且經由熱處理後,奈米雙晶銅之強度表現仍比一般銅出色,其奈米雙晶結構也不會因為熱處理而發生結構變化;而在電遷移加速測試中,奈米雙晶銅導線之電遷移壽命為一般銅導線之四倍,而引入奈米雙晶銅於RDLs導線中,並不需要昂貴或費時之製程,只需以簡單電鍍之方式便可生產;本研究團隊可藉由調整電鍍參數去控制應力,方能有效提升銅導線之電遷移壽命及銅導線之強度,此製程將帶給下一世代高階晶片更持久之效能輸出。
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