Teknoloji anbalaj se youn nan pwosesis ki pi enpòtan nan endistri semi-conducteurs. Dapre fòm nan pake a, li ka divize an pake priz, pake sifas mòn, pake BGA, pake gwosè chip (CSP), pake modil chip sèl (SCM, diferans ki genyen ant fil elektrik la sou tablo sikwi enprime (PCB) ak sikwi entegre (IC) tablo pad alimèt yo), pake modil milti-chip (MCM, ki ka entegre chips etewojèn), pake nivo wafer (WLP, ki gen ladan pake nivo wafer fanatik (FOWLP), mikwo sifas mòn konpozan (microSMD), elatriye), pake ki genyen twa dimansyon (mikwo boul interconnect pake, TSV interconnect pake, elatriye), pake sistèm (SIP), sistèm chip (SOC).
Fòm anbalaj 3D yo sitou divize an twa kategori: antere kalite (antere aparèy la nan fil elektrik milti-kouch oswa antere l nan substra a), kalite substra aktif (entegrasyon silisyòm wafer: premye entegre eleman yo ak substra wafer yo fòme yon substra aktif. Lè sa a, fè aranjman pou liy entèkoneksyon milti-kouch, epi rasanble lòt chips oswa konpozan sou kouch anwo a) ak anpile kalite (gaf silisyòm anpile ak silisyòm wafers, chips anpile ak silisyòm wafers, ak chips anpile ak chips).
Metòd entèkoneksyon 3D gen ladan lyezon fil (WB), baskile chip (FC), atravè Silisyòm atravè (TSV), kondiktè fim, elatriye.
TSV reyalize entèrkonèksyon vètikal ant chips. Depi liy entèkoneksyon vètikal la gen distans ki pi kout ak pi wo fòs, li pi fasil pou reyalize miniaturizasyon, dansite segondè, pèfòmans segondè, ak anbalaj estrikti etewojèn multifonksyonèl. An menm tan an, li kapab tou konekte chips nan diferan materyèl;
kounye a, gen de kalite teknoloji fabrikasyon mikwo-elektwonik lè l sèvi avèk pwosesis TSV: anbalaj sikwi ki genyen twa dimansyon (entegrasyon 3D IC) ak anbalaj Silisyòm ki genyen twa dimansyon (3D Si entegrasyon).
Diferans ki genyen ant de fòm yo se ke:
(1) Anbalaj sikwi 3D mande pou elektwòd chip yo dwe prepare nan monte desann, ak monte desann yo entèkonekte (lyezon pa lyezon, fizyon, soude, elatriye), pandan y ap anbalaj 3D Silisyòm se yon entèrkonèksyon dirèk ant bato (lyezon ant oksid ak Cu). -Cu Liaison).
(2) Teknoloji entegrasyon sikwi 3D ka reyalize pa lyezon ant gaufrèt (emballage sikwi 3D, anbalaj silikon 3D), pandan y ap lyezon chip-to-chip ak lyezon chip-to-wafer ka sèlman reyalize pa anbalaj sikwi 3D.
(3) Gen twou vid ki genyen ant chips yo entegre pa pwosesis anbalaj sikwi 3D a, ak materyèl dyelèktrik bezwen ranpli pou ajiste konduktiviti tèmik ak koyefisyan ekspansyon tèmik nan sistèm nan asire estabilite nan pwopriyete yo mekanik ak elektrik nan sistèm nan; pa gen okenn twou vid ki genyen ant chips yo entegre pa pwosesis la anbalaj Silisyòm 3D, ak konsomasyon pouvwa a, volim, ak pwa nan chip la yo piti, ak pèfòmans elektrik la se ekselan.
Pwosesis TSV la ka konstwi yon chemen siyal vètikal atravè substra a epi konekte RDL sou tèt ak anba substra a pou fòme yon chemen kondiktè ki genyen twa dimansyon. Se poutèt sa, pwosesis TSV la se youn nan poto enpòtan pou konstwi yon estrikti aparèy pasif ki genyen twa dimansyon.
Dapre lòd ki genyen ant fen liy lan (FEOL) ak fen liy dèyè (BEOL), pwosesis TSV la ka divize an twa pwosesis manifakti endikap, sètadi, atravè premye (ViaFirst), atravè mitan (Via Middle) ak atravè dènye (Via Last) pwosesis, jan yo montre nan figi a.
1. Via pwosesis grave
Pwosesis la via grave se kle nan fabrikasyon estrikti TSV. Chwazi yon pwosesis grave apwopriye ka efektivman amelyore fòs mekanik ak pwopriyete elektrik TSV, ak plis ki gen rapò ak fyab la an jeneral nan aparèy ki genyen twa dimansyon TSV.
Koulye a, gen kat prensipal TSV endikap atravè pwosesis grave: Deep Reactive Ion Etching (DRIE), grave mouye, ak foto-asistans elektwochimik grave (PAECE) ak perçage lazè.
(1) Deep Reactive Ion Etching (DRIE)
Gwo twou san fon reyaktif ion grave, ke yo rele tou pwosesis DRIE, se pwosesis la grav TSV ki pi souvan itilize, ki se sitou itilize reyalize TSV atravè estrikti ak rapò aspè segondè. Pwosesis tradisyonèl plasma gravure ka jeneralman sèlman reyalize yon pwofondè grave nan plizyè mikron, ak yon pousantaj grave ki ba ak mank de selektivite mask grave. Bosch te fè amelyorasyon pwosesis korespondan sou baz sa a. Lè w sèvi ak SF6 kòm yon gaz reyaktif ak divilge gaz C4F8 pandan pwosesis la grave kòm yon pwoteksyon pasivasyon pou flan yo, pwosesis DRIE amelyore se apwopriye pou grave rapò aspè segondè vias. Se poutèt sa, yo rele tou pwosesis Bosch apre envanteur li yo.
Figi ki anba a se yon foto nan yon rapò aspè segondè atravè ki fòme pa grave pwosesis DRIE la.
Malgre ke pwosesis la DRIE lajman ki itilize nan pwosesis TSV la akòz bon kontwòl li yo, dezavantaj li yo se ke flatness la flan se pòv ak defo rid ki gen fòm pèyòt yo pral fòme. Defo sa a pi enpòtan lè grave rapò aspè wo vias.
(2) Mouye grave
Mouye grave itilize yon konbinezon de mask ak chimik grave pou grave nan twou. Solisyon gravure ki pi souvan itilize a se KOH, ki ka grave pozisyon yo sou substra Silisyòm ki pa pwoteje pa mask la, kidonk fòme estrikti nan twou a vle. Mouye grave se pi bonè nan-twou grave pwosesis devlope. Depi etap pwosesis li yo ak ekipman ki nesesè yo relativman senp, li apwopriye pou pwodiksyon an mas TSV a pri ki ba. Sepandan, mekanis grave chimik li yo detèmine ke twou a ki fòme pa metòd sa a pral afekte pa oryantasyon an kristal nan wafer nan Silisyòm, ki fè grave nan twou a pa vètikal men ki montre yon fenomèn klè nan tèt lajè ak anba etwat. Defo sa a limite aplikasyon mouye grave nan manifakti TSV.
(3) Etching electrochemical foto-asistans (PAECE)
Prensip debaz la nan foto-asistans elektwochimik grave (PAECE) se sèvi ak limyè iltravyolèt akselere jenerasyon an nan pè elèktron-twou, kidonk akselere pwosesis la grave elektwochimik. Konpare ak pwosesis DRIE lajman itilize a, pwosesis PAECE a pi apwopriye pou grave estrikti ki gen rapò ak gwo twou ki pi gran pase 100:1, men dezavantaj li yo se ke kontwòlabilite nan pwofondè grave pi fèb pase DRIE, ak teknoloji li yo ka. mande plis rechèch ak amelyorasyon pwosesis.
(4) Lazè perçage
Li diferan de twa metòd ki anwo yo. Metòd perçage lazè a se yon metòd piman fizik. Li sitou itilize iradyasyon lazè wo-enèji pou fonn ak evapore materyèl la substra nan zòn nan espesifye fizikman reyalize konstriksyon an atravè-twou nan TSV.
Twou a ki te fòme pa perçage lazè gen yon rapò segondè ak flan an se fondamantalman vètikal. Sepandan, depi perçage lazè aktyèlman itilize chofaj lokal pou fòme twou a, miray twou TSV pral afekte negatif domaj tèmik epi redwi fyab.
2. Pwosesis depo kouch revètman
Yon lòt teknoloji kle pou fabrikasyon TSV se pwosesis depo kouch revètman.
Pwosesis depo kouch revètman a fèt apre twou a nan grave. Kouch revètman depoze a se jeneralman yon oksid tankou SiO2. Kouch revètman a sitiye ant kondiktè entèn TSV a ak substra a, epi sitou jwe wòl izole DC aktyèl flit. Anplis depoze oksid, kouch baryè ak grenn yo tou obligatwa pou kondiktè ranpli nan pwochen pwosesis la.
Kouch revètman manifaktire a dwe satisfè de kondisyon debaz sa yo:
(1) vòltaj pann kouch izolasyon an ta dwe satisfè egzijans aktyèl la nan travay TSV;
(2) kouch yo depoze yo trè konsistan epi yo gen bon adezyon youn ak lòt.
Figi ki anba la a montre yon foto kouch revètman ki depoze pa plasma améliorée depo chimik vapè (PECVD).
Pwosesis depo a bezwen ajiste kòmsadwa pou diferan pwosesis fabrikasyon TSV. Pou pwosesis la nan twou devan, yo ka itilize yon pwosesis depo tanperati ki wo pou amelyore kalite kouch oksid la.
Tipik depo segondè-tanperati ka baze sou tetraethyl orthosilicate (TEOS) konbine avèk pwosesis oksidasyon tèmik pou fòme yon kouch izolasyon SiO2 ki trè konsistan. Pou pwosesis la nan mitan-twou ak tounen nan-twou, depi pwosesis BEOL la te konplete pandan depo, yo mande yon metòd tanperati ki ba pou asire konpatibilite ak materyèl BEOL.
Nan kondisyon sa a, tanperati depo a ta dwe limite a 450 °, ki gen ladan itilizasyon PECVD pou depoze SiO2 oswa SiNx kòm yon kouch posibilite.
Yon lòt metòd komen se sèvi ak depo kouch atomik (ALD) pou depoze Al2O3 pou jwenn yon kouch izolasyon pi dans.
3. Metal ranpli pwosesis
Se pwosesis la ranpli TSV te pote soti imedyatman apre pwosesis la depo revètman, ki se yon lòt teknoloji kle ki detèmine bon jan kalite a nan TSV.
Materyèl ki ka ranpli gen ladan polysilicon dope, tengstèn, nanotub kabòn, elatriye depann sou pwosesis la yo itilize, men ki pi endikap la toujou electroplated kwiv, paske pwosesis li yo se matirite ak konduktiviti elektrik ak tèmik li yo relativman wo.
Dapre diferans distribisyon an nan to galvanizasyon li yo nan twou a, li ka sitou divize an metòd subconformal, konfòm, superconformal ak anba-up electroplating, jan yo montre nan figi a.
Electroplating subconformal te itilize sitou nan etap nan byen bonè nan rechèch TSV. Jan yo montre nan Figi (a), iyon Cu yo bay elektwoliz yo konsantre nan tèt la, pandan y ap anba a se ensifizan konplete, ki lakòz to a galvanoplastie nan tèt la nan twou-a yo dwe pi wo pase sa ki anba a tèt la. Se poutèt sa, tèt la nan twou a pral fèmen davans anvan li konplètman ranpli, epi yo pral fòme yon gwo vid andedan.
Dyagram chema ak foto metòd galvanoplastie konfòm la montre nan Figi (b). Lè w asire sipleman inifòm nan iyon Cu, pousantaj galvanizasyon nan chak pozisyon nan twou a se fondamantalman menm bagay la tou, kidonk sèlman yon kouti yo pral rete andedan, ak volim nan anile se pi piti anpil pase sa yo ki nan metòd la electroplating subconformal, kidonk li se lajman itilize.
Yo nan lòd yo reyalize plis efè ranpli anile-gratis, yo te pwopoze metòd electroplating superconformal pou optimize metòd electroplating konfòm la. Jan yo montre nan Figi (c), pa kontwole rezèv la nan iyon Cu, to a ranpli nan pati anba a se yon ti kras pi wo pase sa ki nan lòt pozisyon, kidonk optimize gradyan etap la nan pousantaj la ranpli anba nan tèt konplètman elimine kouti a kite. pa metòd la galvanoplastie konfòm, konsa tankou reyalize konplètman anile-gratis metal kwiv ranpli.
Metòd galvanoplastie anba-leve a ka konsidere kòm yon ka espesyal metòd super-konfòmèl la. Nan ka sa a, pousantaj electroplating eksepte anba a se siprime a zewo, epi sèlman electroplating la piti piti te pote soti anba a nan tèt la. Anplis de avantaj anile-gratis nan metòd la electroplating konfòm, metòd sa a kapab tou efektivman redwi tan an electroplating an jeneral, kidonk li te lajman etidye nan dènye ane yo.
4. RDL pwosesis teknoloji
Pwosesis RDL la se yon teknoloji debaz endispansab nan pwosesis anbalaj ki genyen twa dimansyon. Atravè pwosesis sa a, entèkoneksyon metal yo ka fabrike sou tou de bò substra a pou reyalize objektif la nan redistribisyon pò oswa entèkoneksyon ant pakè. Se poutèt sa, se pwosesis RDL lajman ki itilize nan sistèm anbalaj fanatik-an-fan-out oswa 2.5D/3D.
Nan pwosesis pou bati aparèy ki genyen twa dimansyon, pwosesis RDL anjeneral itilize pou konekte TSV pou reyalize yon varyete estrikti aparèy ki genyen twa dimansyon.
Gen kounye a de prensipal pwosesis RDL endikap. Premye a baze sou polymères photosensible ak konbine avèk galvanoplastie kwiv ak pwosesis grave; lòt la aplike lè l sèvi avèk pwosesis Cu Damas konbine avèk PECVD ak pwosesis chimik mekanik polisaj (CMP).
Sa ki anba la a pral prezante chemen pwosesis prensipal yo nan de RDL sa yo respektivman.
Pwosesis RDL ki baze sou polymère fotosansib yo montre nan figi ki anwo a.
Premyèman, yon kouch lakòl PI oswa BCB kouvwi sou sifas wafer la pa wotasyon, epi apre chofaj ak geri, yo itilize yon pwosesis fotolitografi pou louvri twou nan pozisyon an vle, ak Lè sa a, grave fè. Apre sa, apre yo fin retire fotorezistans la, Ti ak Cu yo sputtered sou wafer la atravè yon pwosesis depozisyon fizik vapè (PVD) kòm yon kouch baryè ak yon kouch grenn, respektivman. Apre sa, premye kouch RDL fabrike sou kouch Ti/Cu ki ekspoze a lè w konbine fotolitografi ak pwosesis galvanoplastie Cu, ak Lè sa a, fotorezist la retire epi depase Ti ak Cu yo grave ale. Repete etap ki anwo yo pou fòme yon estrikti RDL milti-kouch. Metòd sa a se kounye a pi lajman itilize nan endistri a.
Yon lòt metòd pou fabrikasyon RDL se sitou ki baze sou pwosesis Cu Damas, ki konbine pwosesis PECVD ak CMP.
Diferans ki genyen ant metòd sa a ak pwosesis RDL ki baze sou polymère fotosensib se ke nan premye etap la nan fabrikasyon chak kouch, PECVD yo itilize pou depoze SiO2 oswa Si3N4 kòm yon kouch posibilite, ak Lè sa a, se yon fenèt ki fòme sou kouch nan posibilite pa fotolitografi ak reyaktif ion grave, ak Ti / Cu baryè / kouch grenn ak kondiktè kwiv yo sputtered respektivman, ak Lè sa a, kouch kondiktè a se eklèsi nan epesè ki nesesè pa pwosesis CMP, se sa ki, se yon kouch RDL oswa kouch atravè twou ki fòme.
Figi sa a se yon dyagram chema ak foto koup transvèsal yon RDL milti-kouch ki te konstwi baze sou pwosesis Cu Damas la. Li ka obsève ke TSV premye konekte ak kouch nan twou V01, ak Lè sa a, anpile anba nan tèt nan lòd RDL1, kouch nan twou V12, ak RDL2.
Chak kouch RDL oswa kouch nan twou yo fabrike nan sekans dapre metòd ki anwo a.Depi pwosesis RDL mande pou itilize pwosesis CMP, pri fabrikasyon li yo pi wo pase pwosesis RDL ki baze sou polymère photosensible, kidonk aplikasyon li relativman ba.
5. IPD pwosesis teknoloji
Pou fabrike aparèy ki genyen twa dimansyon, anplis entegrasyon dirèk sou chip sou MMIC, pwosesis IPD la bay yon lòt chemen teknik ki pi fleksib.
Aparèy pasif entegre, ke yo rele tou IPD pwosesis, entegre nenpòt konbinezon de aparèy pasif ki gen ladan induktè sou-chip, kondansateur, rezistans, konvètisè balun, elatriye sou yon substra separe pou fòme yon bibliyotèk aparèy pasif nan fòm yon tablo transfè ki kapab. dwe fleksib rele selon kondisyon konsepsyon.
Depi nan pwosesis IPD a, aparèy pasif yo fabrike ak dirèkteman entegre sou tablo transfè a, koule pwosesis li yo pi senp ak mwens chè pase entegrasyon sou-chip nan ICs, epi yo ka pwodwi an mas davans kòm yon bibliyotèk aparèy pasif.
Pou TSV manifakti aparèy pasif ki genyen twa dimansyon, IPD ka efektivman konpanse fado pri pwosesis anbalaj ki genyen twa dimansyon ki gen ladan TSV ak RDL.
Anplis de sa nan avantaj pri, yon lòt avantaj nan IPD se fleksibilite segondè li yo. Youn nan fleksibilite IPD yo reflete nan divès metòd entegrasyon, jan yo montre nan figi ki anba a. Anplis de metòd debaz yo dirèkteman entegre IPD nan substra pake a atravè pwosesis baskile-chip jan yo montre nan Figi (a) oswa pwosesis lyezon jan yo montre nan Figi (b), yon lòt kouch IPD ka entegre sou yon kouch. nan IPD jan yo montre nan Figi (c)-(e) pou reyalize yon seri pi laj nan konbinezon aparèy pasif.
An menm tan an, jan yo montre nan Figi (f), IPD a ka plis itilize kòm yon tablo adaptè dirèkteman antere chip la entegre sou li dirèkteman bati yon sistèm anbalaj segondè-dansite.
Lè w ap itilize IPD pou konstwi aparèy pasif ki genyen twa dimansyon, yo ka itilize pwosesis TSV ak pwosesis RDL tou. Koule pwosesis la se fondamantalman menm jan ak metòd pwosesis entegrasyon sou-chip mansyone anwo a, epi yo pa pral repete; diferans lan se ke depi objè a nan entegrasyon chanje soti nan chip nan tablo adaptè, pa gen okenn bezwen konsidere enpak la nan pwosesis la anbalaj ki genyen twa dimansyon sou zòn nan aktif ak kouch entèkoneksyon. Sa a plis mennen nan yon lòt fleksibilite kle nan IPD: yon varyete de materyèl substra ka fleksib chwazi selon kondisyon yo ki konsepsyon nan aparèy pasif.
Materyèl substra ki disponib pou IPD yo se pa sèlman materyèl substra semi-conducteurs komen tankou Si ak GaN, men tou, seramik Al2O3, ba-tanperati / wo-tanperati ko-tere seramik, substrats vè, elatriye Karakteristik sa a efektivman elaji fleksibilite nan konsepsyon nan pasif. aparèy entegre pa IPD.
Pou egzanp, estrikti a induktè ki genyen twa dimansyon entegre pa IPD ka itilize yon substra vè efektivman amelyore pèfòmans nan induktè a. Kontrèman ak konsèp TSV, twou yo ki fèt sou substra an vè yo rele tou atravè vè vias (TGV). Yo montre foto ki genyen twa dimansyon induktè a ki baze sou pwosesis IPD ak TGV nan figi ki anba a. Depi rezistivite substrate vè a pi wo pase materyèl semi-conducteurs konvansyonèl yo tankou Si, TGV ki genyen twa dimansyon induktè a gen pi bon pwopriyete izolasyon, ak pèt ensèsyon ki te koze pa efè parazit substrate nan frekans segondè yo pi piti anpil pase sa ki nan konvansyonèl TSV ki genyen twa dimansyon induktè a.
Nan lòt men an, kondansateur metal-izolan-metal (MIM) kapab tou fabrike sou substra an vè IPD atravè yon pwosesis depo fim mens, ak konekte ak TGV ki genyen twa dimansyon induktè a pou fòme yon estrikti filtre pasif ki genyen twa dimansyon. Se poutèt sa, pwosesis IPD la gen gwo potansyèl aplikasyon pou devlopman nouvo aparèy pasif ki genyen twa dimansyon.
Lè poste: Nov-12-2024