BOAC Wafer Pad Cu离子腐蚀造成固定pad变色ppt课件

1、1,有关 BOAC wafer 固定pad 变色的反应机理的探讨 Study On The Reaction Mechanism Of BOAC Wafer Fix Pad Discolor Issue,1.主題選定,-又：切割静水对BOAC Wafer的影响,Present by： Tony Li Date：5-09-2013,2,3,3.目前狀況,We got 2pcs reject dies which never bond wire from WB stage ,found that bond pad discolor issue happened on fixed bond pad.

2、,4,Pad 变色 Why Why,PAD 变色,异物污染,烤箱焦油污染,设备油类污染,胶膜残胶污染,银胶污染,腐蚀,Pad 氧化变色,Pad 遇酸碱腐蚀,细菌污染,汗渍，体液污染,烤箱PM未,设备5S,银胶材料异常,Taping胶膜残胶残留,Saw胶丝残留,银胶胶类污染（略）,水质异常,人为handle造成,Wafer 遇高温,Wafer 长期放置空气中,Pad遇其他化学试剂,4.原因分析,5,Abnormal pad,Normal pad,Base on ASESH FA, the bond pad abnormal are all located at the same side.,FA

3、,Result：变黑的pad中间位置含有31%的Cu元素。,6,Result： 1.由于异常发生在WB前，且蓝膜上有发现相同Defect 的芯片，判断此异常在DB前产生； 2.EDX发现异常pad含Cu元素，DB站无直接接触pad的含Cu材料，非有机污染物； DB产生此risk较小； 3. Saw切割水及taping膜有接触pad，产生此risk较大；,7,正常saw作业时长50m左右.,8,Taping 胶膜EDX 成分分析,Result：由以上TAPPING（料号：3-TP-01-0000043/42）膜的EDX成分分析可知为3/4的C原子和1/4的O原子，pad 变色非taping膜上的

4、残胶。,9,BOAC information,What is BOAC ? - Bond Over Active Circuit BOAC is a bonding/assembly process that allows wire bonding directly over active circuitry. BOAC bond pads are constructed similarly to a standard Pd leadframe (Cu/Ni/Pd). To prevent damage to the underlying structures a layer of Cu is

5、 placed over the conventional bond pad. Next, the Cu is covered by a layer of Ni and finally by a thin layer of Pd. The Pd acts as an oxidation barrier to the underlying Ni and Cu, allowing bonding directly to the Ni.,BOAC wafer bond pad,Bonding directly over active circuitry allows significant redu

6、ction in die size. Reduction in die size increases total number of die per wafer which in turn increase net revenue per wafer.,Why incorporate BOAC bonding?,10,BOAC information,Normal wafer pad,BOAC wafer pad,Result： 1.2种wafer pad 的组成成分不同；BOAC wafer pad 组成成分为0.3um钯，2um的镍，15um的Cu；正常pad为Al； 2.Normal p

7、ad 下面无电路（原因易发生Crater ）；BOAC wafer的导入解决了这种缺陷； 3.BOAC 的wafer 结构较normal pad结构，增强Wire 和pad接触面的结合强度； 4. BOAC 的wafer pad下面可以存在电路，这样就增强了Die size的空间利用率，降低了Die size，增加电路集成度；以使PKG Size更小，讯号传输速度更快，降低晶圆设计难度；,11,DOE：类比转换分析： 每组的sample size相同。假设，SEV严重度，正常=0，较轻微=1，轻微=2，严重=3；DEC检测度为100%全检=1，OCC为发生频率，由RPN=S*O*D 则上表的实

8、验结果可以转换得出每组DOE的发生pad变色的RPN总和：,Result： 1.右左边图标可知，任何PH/水阻值情况下均有不同程度的pad变色发生，且在固定pad上。 2.由左边图表1,2,4组DOE实验可知，随着PH的降低，电阻率也随之降低，即电导率随之升高，可以移动的带电离子逐渐增多。 Pad 变色的严重度也随之升高。 3.由左图2,3组DOE实验可知，PH不变（电阻率也不变的情况下），随着时间的延长，pad变色的频率有66%提高到100%；RPN（和）值有6.7（2ea轻微）转为30（3ea严重）。 4.由左图可知PH值与电阻率的关系表，如下：,12,模型拟合分析,Result： 1.电

9、阻率对pad 变色及PH值的主因之一。 2.放置时间对pad变色的主因之一。 3.DI+CO2是影响PH（较DI水）的主因。,13,Cu离子腐蚀 double confirm,边缘部分变黑的 pad,Result：轻微变黑的pad中间未发现Cu元素；边缘发现有7%的Cu元素。,14,完全变黑的 pad,Result：pad中间的Cu元素含量8.98%，边缘Cu元素含量9.74%。,Conclusion： 1.Pad颜色随Cu元素含量的增多逐渐变深； 2.Cu元素与Pad开始反应的位置是pad的边缘；,15,对Normal pad及Abnormal pad做C-X 分析,Result：Pad腐蚀

10、发生在钯层，非钯层和镍层损坏造成的漏底材而产生的Cu污染.,Abnormal pad,Normal pad,钯层,镍层,铜层,钯层,镍层,铜层,16,腐蚀与污染的定义区别：,腐蚀包括湿腐蚀和干腐蚀两类。湿腐蚀指金属在有水存在下的腐蚀，干腐蚀则指在无液态水存在下的干气体中的腐蚀。由于大气中普遍含有水，化工生产中也经常处理各种水溶液，因此湿腐蚀是最常见的，但高温操作时干腐蚀造成的危害也不容忽视。,定义：腐蚀的微观表述为：一般伴随物质的化学变化，即物质本身分子（原子）结构或者原子本身有得失电子，发生化学反应，这种变化体现在宏观上即为腐蚀现象。,污染定义环境中出现的因其化学成分或数量而阻碍自净过程并产

11、生有害于环境和健康的物质。,定义：污染一般是指另外一种物质的混入，物质本身没有发生化学变化，只是由于2种物质混合在一起无法分离而影响到目的物质。微观本质上几种物质各自的分子（原子）结构没有变化，没有得失电子的化学反应存在。,Result：腐蚀：化学变化；污染：物理变化。,17,通常，我们用18.2M.cm来表示超纯水的纯净程度到了极限(总盐类浓度在1ppb以下，在这种情况之下，留在水中并可以导电的阴阳离子，也只剩下1*10-7 M的H+及OH-了。 这时，二氧化碳碳酸所带来的酸碱变化就非常有趣了。首先，空气中二氧化碳的浓度虽然只有0.035% (350ppm)，却能与水产生化学变化，反应如下：

12、 CO2(g) + H2O(l) H2CO3(l) 虽然，碳酸是一种弱酸(Ka1=4.310-7)，但由于超纯水中已无任何主导性的相对强酸，强碱，共轭酸，共轭碱的情况下，碳酸是唯一主导性弱酸，也是唯一H+离子的来源(忽略掉H2O的解离)。,原理分析,组成原电池的基本条件： 1将两种活泼性不同的金属(或导电单质)(Pt和石墨为惰性电极，即本身不会得失电子)(一种是相对较活泼金属一种是相对较不活泼金属)2用导线连接后插入电解质溶液中，形成闭合回路。3要发生自发的氧化还原反应。,原电池反应,原电池的电极的判断： 负极：电子流出的一极；化合价升高的一极；发生氧化反应的一极；活泼性相对较强（有时候也要考

13、虑到电解质溶液对两极的影响）金属的一极。 正极：电子流入的一极；化合价降低的一极；发生还原反应的一极；相对不活泼（有时候也要考虑到电解质溶液对两极的影响）的金属或其它导体的一极。 在原电池中，外电路为电子导电，电解质溶液中为离子导电。,18,Conclusion： 1.Pad变色的反应受PH值的影响，随PH的降低，反应速率会变快；水溶液中电导率也 会升高，即H离子含量会增加； 2.随着时间T的增长，Cu元素会从边缘逐渐向中间位置反应；其中时间是主因； 3. BOAC WAFER 固定pad 变色是由于Cu离子与钯结合在pad表面上的表观现象； 4. 静置的水溶液会造成BOAC wafer的pa

14、d发生电化学腐蚀；,Pad在切割水中的反应过程,Remark： 反应阶段1：Cu元素在酸性容易中作为原电池的负极，变成Cu离子游离到水溶液中，Pd得到电子，并将电子传递给芯片内部的集成电路体内，产生电流；（这也是客户要求对2个批次Comment全部报废的可能原因） 反应阶段2：Cu离子被吸附到钯正极吸附，由pad边缘逐步至pad中心位置，最后整个pad面上的钯层被Cu元素覆盖。,19,为什么固定pad 会有Cu腐蚀的原因？,一种电化学腐蚀。 BOAC wafer 结构上只要是湿润的就会受到影响。受影响的pad号会因device不同而不同。这些受影响的pad基于由于是信号pad，电源pad或者是

15、接地pad与诸如此类金属pad通过金属pad相互连接而不同而产生差异电位。当浸没在水中时，原电池反应的结构就会有一个pad和另外一个惰性pad材料的结构基础上形成。 电化学腐蚀是造成某一个固定位置pad会发生腐蚀的原因。,TI佐证：,20,为什么静水容易发生腐蚀，而流动的水不容易发生？,静止的水,Result：静置的水，由于没有流动性，Cu离子的含量会逐步增多。Saw的切割水是DI+CO2的无Cu离子的水（含量很低），从而会将wafer表面的水冲走，连同Cu离子一起带走，降低Cu离子的含量，从而降低/避免Cu离子的腐蚀。,流动的切割用水,21,Conclusion： 1.当BOAC wafer

16、 产品使用电阻率为0.73M.较0.32M.的切割水时，更不容易发生较为严重的Cu离子腐蚀；PH值越大，电阻率越小，越不易发生Cu离子腐蚀。 2.缩短BOAC在“静水”中滞留时间，可以明显改善Cu离子腐蚀。 Containment Action： 1.针对BOACwafer 产品，机台中途停机后，切割水要继续冲洗wafer. Owner：FU Yang/Huanhuan Yin Due day：5-30-2013 Status：Done,22,Customer: TIS WaferType:BOAC Package: SOP EP 8L 150mil Device ： ATPS5430QDDA

17、RQ101 Grind thickness:381.00+/-12.7 um B D： B-TISDARQ12-05-02,效果确认,针对此批第一片wafer使用水阻值设定0.7 M.，中间无修机，作业时间50min，检查wafer无异常；在机台上开启切割水冲洗wafer 40min，检查wafer无异常；,23,标准化及SOP update,1. MFG 在交接及人员休息过程中,需将当片产品作业并清洗完成后休息,以确保wafer 表面不存在水滴；如遇到其他机台故障,产品不能做清洗动作，需用气枪将表面水滴吹干.定义SPEC. Owner：Unix Wang Due day： 5- 5-2013 Status：Done 2.机台停机加装报警必须 按“start”才能解除警报。 Owner： Fu Y