以BCB为介质层的圆片级三维多芯片封装结构研究

研究了一种新型的圆片级三维多芯片封装结构,该结构以BCB为介质层,体硅工艺加工的硅片为基板,适合于毫米波射频元器件的封装与应用。结构中包含多层BCB介质层和金属布线,同时可以集成射频芯片,薄膜电阻,可变电容等有源和无源元件。封装过程中,射频芯片埋置在接地金属化的硅腔体中,利用热压焊凸点技术和化学机械抛光（CMP）实现多成金属布线间的层间互连。BCB介质层的涂覆、固化和抛磨对封装结构的性能影响较大,为了在进行CMP工艺和多层布线工艺之前得到高质量的BCB介质层,对BCB的固化曲线进行了优化,改进后的BCB介质层在经过CMP工艺后,能够得到光滑可靠的抛磨表面,不易产生质量缺陷,表粗糙度能够控制在10nm以内,利于BCB表面的金属布线工艺。同时,对加工完成的封装结构的力学、热学和射频传输性能进行了测试,结果显示：互连金凸点的剪切力达到70 N/mm2,优化后封装结构的热阻可以控制在2℃/W以内,在工作频段内,测试用低噪放大器的S参数变化很小,插入损耗的变化小于1db,回波损耗在10~15GHz的范围内,低于-8db,满足设计要求。     

MCM—D介质膜及通孔工艺技术

MCM—D中薄膜介质层主要是用于多层布线的层间绝缘及埋置电容器介质层。介质膜的制备及刻蚀工艺是（MCM—D）薄膜多层布线工艺的基础和关键技术。聚酰亚胺具有高热稳定性、低介电系数、良好的平坦性及可加工性，是用的最多的薄膜介质材料。本文通过对聚酰亚胺的选择、旋涂、固化工艺控制解决了聚酰亚胺介质膜的制备及稳定性难题。通过精确控制腐蚀时间来实现通孔的湿法刻蚀。     

基于LTCC基板BCB/Cu薄膜混合多层互连技术研究

针对微系统小型化集成对高性能成膜基板需求,研究了基于LTCC基板的BCB/Cu薄膜多层互连关键技术及过程控制要求。提出一种高可靠"T"型界面互连方式的薄膜磁控溅射Cr/Cu/Cr和Cr/Pd/Au复合膜层结构及其制备方法。研究了LTCC基板收缩率偏差、LTCC-薄膜界面缺陷及粗糙度、BCB介质膜固化应力、介质膜金属化的应力等因素对厚薄膜混合基板质量的影响。制备的12层厚薄膜混合基板(10层LTCC基板,2层薄膜布线) 60片,100%全部通过GJB2438 C.2.7成膜基片评价考核要求,相比LTCC基板,布线密度提高4倍,尺寸缩小40%。     

一种LTCC基板上薄膜多层布线技术

LTCC基板上薄膜多层布线工艺是MCM—C／D多芯片组件的关键技术,它可以充分利用LTCC布线层数多、可实现无源元件埋置于基板内层、薄膜细线条精确等优点,从而使芯片等元器件能够在基板上更加有效地实现高密度的组装互连。本文介绍了在LTCC基板上薄膜多层布线工艺技术,通过对导带形成技术、通孔柱形成技术和聚酰亚胺介质膜技术的研究,解决了在LTCC基板上薄膜多层布线的工艺难题。     

BCB在光电芯片制造中的工艺研究

BCB树脂具有良好的平坦化特性、电气特性和热稳定性,相比于聚酰亚胺等其他介质,它具有介电常数小,吸水率低,固化温度低和可靠性高等特点,可以用于进行沟槽填充。研究了一种采用BCB介质进行沟道填充的倒台结构脊波导激光器,并且优化了涂覆,固化以及刻蚀等工艺参数,与采用直台结构的脊波导激光器进行了性能对比,发现利用BCB介质进行沟道填充的芯片,具有更低的阈值电流,更小的串联电阻和热电阻,以及更高的斜率效率,各项技术参数均优于直台结构脊波导激光器。     

三维MCM-C／A组件技术研究

本文研究了采用LTCC多层布线与铝阳极氧化多层布线工艺相结合的方法制作出三维高密度MCM组件（3D—MCM—C／A）。阐述了3D—MCM—C／A组件的结构,研究分析了LTCC基板与铝阳极氧化工艺之间的兼容性问题。通过LTCC工艺和LTCC基板抛光清洗工艺的控制以及过渡Ta层的设计解决了两者之间的兼容问题;采用LTCC隔板的方式实现组件的垂直互连。在LTCC基板表面采用薄膜淀积的方法以及特殊的“双刻蚀法”制作焊接区,满足了表面器件及垂直互连的焊接,实现了四层2D—MCM—C／A垂直互连。。     

利用非光敏BCB树脂实现多芯片组件平坦化研究

多层布线和绝缘介质材料的引入使得多芯片组件的芯片表面形貌凸凹不平,采用旋涂介质膜实现芯片表面平坦是常用的平坦化方法.分别介绍了聚酰亚胺、旋涂玻璃膜和苯并环丁烯(BCB)的平坦化特性,论述了非光敏BCB树脂的平坦化工艺原理.在此原理的基础上实现了非致冷红外焦平面的读出电路芯片平坦化,表面台阶从1.39 μm下降到0.097 μm,平坦度达到93%.     

LTCC基板上薄膜多层布线工艺技术

LTCC基板上薄膜多层布线工艺是MCM-C/D多芯片组件的关键技术。它可以充分利用LTCC布线层数多、可实现无源元件埋置于基板内层、薄膜细线条等优点,从而使芯片等元器件能够在基板上更加有效地实现高密度的组装互连。文章介绍了LTCC基板上薄膜多层布线工艺技术,通过对导带形成技术、通孔柱形成技术和聚酰亚胺介质膜技术的研究,解决了在LTCC基板上薄膜多层布线中介质膜"龟裂",通孔接触电阻大、断路,对导带的保护以及电镀前的基片处理等工艺难题。     

新型MCM介质材料——光敏BCB

优良的介质材料是推动多芯片组件（MCM）发展的关键因素之一，因为在多层布线之间的绝缘层的介电常数越低，MCM的信号传输速度和封装密度就会越高。本介绍一种应用于MCM的新型介质材料－－光敏苯并环丁烯即Photo-BCB，对该材料的特性与工艺及其应用进行了详细说明。     

非制冷红外焦平面阵列读出电路的BCB牺牲层接触平坦化(英文)

研究了一种基于BCB材料的牺牲层接触平坦化技术,用于红外焦平面阵列Post CMOS工艺之前对读出电路表面的平坦化,以利于微测辐射热计微桥阵列与读出电路的集成。利用该方法成功将2μm的电路表面突起,平坦化为表面起伏56 nm的平面,可替代会给器件带来颗粒和损伤的化学机械抛光(CMP)技术。并在该平坦层上方成功进行了非晶硅敏感薄膜的沉积、微桥结构的图形化以及同时作为牺牲层的BCB的释放。通过实验研究了BCB膜层的厚度与转速、固化温度的关系,实验发现BCB的收缩率随温度小范围变化,约为30%。研究了BCB的等离子刻蚀特性,表明该材料适合用等离子刻蚀的方法进行接触孔的刻蚀和牺牲层释放。最后,利用BCB牺牲层接触平坦化技术成功地在读出电路(ROIC)芯片上制作了160×120面阵的非制冷红外焦平面阵列。