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本文展示了一种低成本的基于化学镍/金碰撞下金属化(UBM)的晶圆级碰撞工艺，用于所有翻转芯片互连技术，如板上的翻转芯片或封装的翻转芯片，这在今天的工业中使用。在下一个千年的晶圆制造中实施的化学镍碰撞的兼容性表明，这是一项关键技术，不仅是今天使用的晶圆技术，特别是下一代的晶圆技术，包括300毫米晶圆和铜垫。
图1
图1显示了一批并行处理的晶片。12英寸晶圆的化学碰撞可以节省特定的成本，特别是由于标准工艺的12英寸设备需要照片成像，这需要昂贵的步进和12英寸的溅射和电镀设备。与此相反，低成本的化学过程镍/金碰撞需要特殊的晶圆碰撞罐，是一种特殊的成本节约，因为与标准的电镀工艺相比，投资成本降低了5-10倍，在FC组件中，Ni/Au凸起实现了以下功能，它们保护铝，作为一个附着力层和扩散屏障，保证与铝绑垫稳定可靠的接触，除此之外，这主要是一个UBM的功能。
图2显示了作为各向异性传导连接剂的化学镍/金(ACF)翻转芯片组装的基础，用于聚合物翻转芯片组装（导电粘合剂），以及使用不同焊料合金的焊接和直接芯片连接类型的应用，
化学镍/金碰撞是一种湿化学和无掩蔽的过程。随着制造工艺的发展，所有类型的晶圆都可以与优质的标准工艺相结合，在一种特殊设计的碰撞线晶片中，可以镀上直径从4英寸（100毫米）到12英寸（300毫米）的材料。
图2
为了满足晶圆碰撞的具体要求，开发了一种新型模块化无镍晶圆碰撞线，每个模块可以取批次的50个晶片或10个晶片，这样的处理是这个碰撞线的极高吞吐量的关键，再次决定了碰撞过程的总成本。
在晶片可以在生产线上被金属化之前，在化学碰撞过程之前，晶片的背面必须被一个稳定的抗蚀剂所覆盖，下一步是在铝清洁剂中处理垫，在铝表面微刻时去除氧化层，预处理将在线路的第一个模块中完成。对于化学镀镍，镍的沉积速率为20µm/h，对于在300mm晶片上的均匀沉积设计了一个全新的碰撞模块，在镍上的最后一个金涂层是必要的，以防止氧化，并使长期溶解的碰撞。在整个工艺流程图中，凸起的质量由光学显微镜、轮廓仪测量和剪切试验来控制，详细的交叉切片分析采用了SEM和EDX。
关于Al/Ni界面的可靠性的详细数据已发表。为了获得可靠和可重复的结果，关于几种类型的晶圆的化学镍/金的碰撞，已经定义了设计规则，研究了这些金属的AlSi1%、AlSi1%Cu0.5%、AlCu2%和其他合金，所有类型都经过了处理，结果是良好的。然而被镍碰撞的晶圆也有一些限制，铝粘结垫的厚度应为1µm或更多，以便在清洗和活化后有足够的铝，钝化的厚度没有限制，但钝化必须没有缺陷，裂缝会导致镍的生长，从而产生短路，这也会发生在晶片表面的处理，镍也生长在不被氧化物或钝化物覆盖的硅上。
为了在高达12英寸的晶圆上进行晶圆级模板印刷的制造工艺，开发了一种特殊的工作支架和晶片处理系统，典型的焊料膏是粒径低于20µm的Pb37Sn63合金，模板孔径适合于特定的应用，印刷膏体的体积由孔径和模板厚度决定，选择合适的模具几何形状是高打印收率的必要条件，针对该工艺制定了特殊的设计规则。
综上所述，本文表明化学镍/金碰撞过程，特别是通过加工12英寸晶片，为下一千年消费品的翻转芯片互联提供了一个强大的路线图，概述了8英寸以下的化学镍/金和焊料碰撞的工艺现状，以及一种新的模块化300mm晶片碰撞线的发展。在不久的将来，化学镍/金作为地下金属化的主要挑战是减少50µm以下和在这个细沥青区域焊料应用技术的发展。