KAIST研究团队：相比传统材料，弯曲减少27%，强度提高40%
韩国本土研究团队在日益激化的半导体超微细工艺竞争中，成功实现了一项有望抢占先机的半导体封装技术创新。
韩国科学技术院（KAIST）2日表示，机械工程系教授 Kim Seongsoo 研究团队与美国麻省理工学院（MIT）Brian Wardle 教授研究团队合作，成功开发出“一种基于接合温度控制、用于提高半导体封装可靠性的固化工艺”。
半导体封装是半导体制造的后工序。随着前工序中电路微缩作业逐渐逼近极限，封装被视为下一代关键技术。封装工艺是将多个半导体芯片连接为一体，并保护其免受外部环境影响的过程。此外，半导体封装的温度也至关重要，因为半导体部件温度升高会导致半导体寿命急剧缩短，甚至无法正常工作。
半导体封装的主要材料 EMC 在受热时会发生化学反应并变硬，这一现象被称为固化反应（Curing reaction）。在固化工艺中，温度和压力会随时间变化；随着半导体封装厚度不断变薄，工艺结束后由于材料间热收缩差异，会出现翘曲（Warpage）等变形问题。为解决这一问题，研究团队开发出一种固化工艺，能够精确预测 EMC 与基板之间的接合温度，并控制翘曲现象。
为降低半导体封装的接合温度，研究团队在本次研究中开发出一种“接合温度控制型 EMC 固化工艺技术”，即在两种材料发生接合的临界温度前瞬间急剧降温。对于热固性高分子 EMC 来说，如果在固化工艺中、与基板发生接合的临界温度前骤降至室温，就能抑制固化反应，将接合温度诱导至接近室温，随后再通过二次加热使 EMC 完全固化。通过这一过程，可以缩小封装的接合温度与使用温度之间的差异，从而将因各构成要素热收缩差异导致的长度变化差异降至最低，进而减小翘曲。为此，分析两种材料之间的精确接合温度尤为关键。研究团队推导出了在固化工艺中考虑 EMC 化学收缩效应的接合温度计算公式，并利用应变测量系统对其进行了验证。
通过在精确测得的接合温度临界点引入急冷过程的新型固化工艺，与传统 EMC 固化工艺相比，半导体封装的翘曲减少了27%，EMC 与基板界面的机械强度则提升了约40%。研究团队还确认，经过包含急冷过程的固化工艺处理后的 EMC 机械物性与既有工艺并无差异。
Kim 教授表示：“基于接合温度控制的新型 EMC 固化工艺，解决了在不断向轻薄小型化发展的半导体封装中持续凸显的翘曲问题，不仅能够提高半导体封装的良品率，还将成为可强化其耐久性的基础技术。”
该研究成果已于今年3月1日发表于国际学术期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》。
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