Gaplamak tehnologiýasy ýarymgeçiriji pudagynda iň möhüm proseslerden biridir. Bukjanyň görnüşine görä, ony rozetka paketine, ýerüsti gurnama bukjasyna, BGA paketine, çip ululygy bukjasyna (CSP), ýeke çip modul paketine (SCM, çap edilen elektron tagtasyndaky simleriň arasyndaky boşluk) bölmek bolar. we integral zynjyr (IC) tagta pad gabat gelýär), köp çipli modul bukjasy (birmeňzeş çipleri birleşdirip bilýän MCM), wafli derejeli paket (WLP, şol sanda fan-wafer derejesi bukjasy (FOWLP), mikro ýerüsti gurnama komponentleri) (microSMD) we ş.m.), üç ölçegli paket (mikro bökmek özara baglanyşyk bukjasy, TSV özara baglanyşyk bukjasy we ş.m.), ulgam bukjasy (SIP), çip ulgamy (SOC).
3D gaplamanyň görnüşleri esasan üç kategoriýa bölünýär: gömülen görnüş (enjamy köp gatlakly simlerde jaýlamak ýa-da substratda jaýlamak), işjeň substrat görnüşi (kremniý wafli integrasiýasy: ilki bilen işjeň substraty emele getirmek üçin komponentleri we wafli substraty birleşdiriň) soňra köp gatlakly baglanyşyk çyzyklaryny tertipläň we ýokarky gatlakdaky beýleki çipleri ýa-da bölekleri ýygnaň) we gaplanan görnüşi (kremniy wafli bilen örtülen kremniy wafli, kremniy wafli bilen örtülen çipler we; çipler bilen gaplanan çipler).
3D baglanyşyk usullary sim baglanyşygy (WB), flip çip (FC), kremniniň üsti bilen (TSV), film geçirijisi we ş.m.
TSV çipleriň arasynda wertikal baglanyşygy amala aşyrýar. Wertikal baglanyşyk çyzygy iň gysga aralyk we has ýokary güýje eýe bolany üçin, miniatýurizasiýany, ýokary dykyzlygy, ýokary öndürijiligi we köp wezipeli birmeňzeş gurluşly gaplamany amala aşyrmak has aňsat. Şol bir wagtyň özünde, dürli materiallaryň çiplerini hem birleşdirip biler;
häzirki wagtda TSV prosessini ulanyp, mikroelektronika önümçilik tehnologiýalarynyň iki görnüşi bar: üç ölçegli zynjyr gaplamasy (3D IC integrasiýa) we üç ölçegli kremniy gaplama (3D Si integrasiýa).
Iki görnüşiň arasyndaky tapawut:
. -Ku baglanyşyk).
2
(3) 3D zynjyr gaplama prosesi bilen birleşdirilen çipleriň arasynda boşluklar bar we ulgamyň mehaniki we elektrik häsiýetleriniň durnuklylygyny üpjün etmek üçin ulgamyň ýylylyk geçirijiligini we ýylylyk giňelme koeffisiýentini sazlamak üçin dielektrik materiallary doldurmaly; 3D kremniý gaplamak prosesi bilen birleşdirilen çipleriň arasynda hiç hili boşluk ýok, we çipiň güýji, göwrümi we agramy az we elektrik öndürijiligi ajaýyp.
TSV prosesi substratyň üsti bilen dik signal ýoluny gurup we substratyň ýokarsynda we aşagynda RDL-i birleşdirip, üç ölçegli geçiriji ýol emele getirip biler. Şonuň üçin TSV prosesi üç ölçegli passiw enjam gurluşyny gurmak üçin möhüm özenlerden biridir.
Çyzygyň öň tarapy (FEOL) bilen yzky setiriň (BEOL) arasyndaky tertibe görä, TSV prosesi üç esasy önümçilik prosesine bölünip bilner, ýagny ilki (ViaFirst), orta (Via Middle) we suratda görkezilişi ýaly iň soňky (Soňky arkaly) prosesi arkaly.
1. Dökmek prosesi arkaly
Geçirmek prosesi TSV gurluşyny öndürmegiň açarydyr. Amatly arassalama prosesini saýlamak, TSV-iň mehaniki güýjüni we elektrik häsiýetlerini netijeli ösdürip biler we TSV üç ölçegli enjamlaryň umumy ygtybarlylygy bilen baglanyşyklydyr.
Häzirki wagtda dört esasy akym TSV bar: Çuň reaktiw Ion Etching (DRIE), çygly çişirmek, fotosurat kömegi bilen elektrokimiki epleme (PAECE) we lazer burawlamak.
(1) Çuň reaktiw Ion Etching (DRIE)
Çuň reaktiw ion emele gelmegi, DRIE prosesi diýlip hem atlandyrylýar, TSV-ni köpeltmek prosesi bolup, esasan ýokary derejeli gatnaşygy bolan gurluşlar arkaly TSV-ni amala aşyrmak üçin ulanylýar. Adaty plazma döküliş amallary, adatça pes mikronyň çuňlugyna ýetip biler, pes peselme derejesi we maska seçiminiň ýoklugy. Bosch şu esasda degişli prosesi gowulandyrdy. SF6-ny reaktiw gaz hökmünde ulanmak we eriş döwründe C4F8 gazyny pyýada ýörelgeleri üçin passiwasiýa goragy hökmünde goýbermek bilen, gowulandyrylan DRIE prosesi ýokary derejeli gatnaşygy üýtgetmek üçin amatlydyr. Şonuň üçin oňa oýlap tapyjydan soň Bosch prosesi hem diýilýär.
Aşakdaky surat, DRIE amalyny emele getirmek arkaly emele gelen ýokary taraply gatnaşygyň suraty.
DRIE prosesi oňat dolandyrylyşy sebäpli TSV prosesinde giňden ulanylsa-da, zyýany, pyýada ýörelgesiniň pesligi we gabyk şekilli gyrmyzy kemçilikler emele gelmegi. Bu kemçilik, ýokary aspekt gatnaşygy bilen deňeşdirilende has möhümdir.
(2) Çygly çişmek
Çygly dökmek, deşiklerden çykmak üçin maska bilen himiki arassalamanyň birleşmesini ulanýar. Iň köp ulanylýan eritme çözgüdi, maska bilen goralmaýan kremniniň aşaky gatlagynda ýerleşip, şeýlelik bilen islenýän deşik gurluşyny emele getirip bilýän KOH. Çygly dökülme, deşikden iň irki emele gelen prosesdir. Işleýiş ädimleri we zerur enjamlar birneme ýönekeý bolansoň, arzan bahadan TSV-ni köpçülikleýin öndürmek üçin amatly. Şeýle-de bolsa, onuň himiki arassalaýyş mehanizmi, bu usuldan emele gelen deşik, kremniniň wafliniň kristal ugruna täsir etjekdigini kesgitleýär, deşikden dik däl, ýöne giň we dar aşaky aýdyň hadysany görkezýär. Bu kemçilik, TSV önümçiliginde çygly etiň ulanylmagyny çäklendirýär.
(3) Suratly elektrokimiki çyzgy (PAECE)
Suratly elektrokimiki ekişiň (PAECE) esasy ýörelgesi, elektron deşik jübütleriniň döremegini çaltlaşdyrmak we ultramelewşe şöhlesini ulanmak, şeýlelik bilen elektrokimiki ekiş prosesini çaltlaşdyrmakdyr. Giňden ulanylýan DRIE prosesi bilen deňeşdirilende, PAECE prosesi 100: 1-den uly deşikli gurluşlar arkaly ultra-uly tarap gatnaşygy üçin has amatlydyr, ýöne onuň ýetmezçiligi, çuňlugyň dolandyrylyşynyň DRIE-den has gowşakdygy we tehnologiýasy bolup biler goşmaça gözlegleri we amallary gowulandyrmagy talap edýär.
(4) Lazer burawlamak
Aboveokardaky üç usuldan tapawutlanýar. Lazer burawlamak usuly diňe fiziki usul. Esasan TSV-iň deşik gurluşygyny fiziki taýdan durmuşa geçirmek üçin görkezilen ýerdäki substrat materialyny eretmek we bugarmak üçin ýokary energiýaly lazer şöhlelenmesini ulanýar.
Lazer burawlamak arkaly emele gelen deşik ýokary tarapa eýe we pyýada ýörelgesi esasan dik. Şeýle-de bolsa, lazer burawlamak aslynda deşik döretmek üçin ýerli ýyladyşdan peýdalanýandygy sebäpli, TSV deşik diwary ýylylyk zeperine ýaramaz täsir eder we ygtybarlylygy peselder.
2. Liner gatlagynyň çökdürilmegi prosesi
TSV öndürmek üçin başga bir esasy tehnologiýa, gatlak gatlagynyň çökdürilmegi.
Astar gatlagyny çökdürmek prosesi deşik deşilenden soň ýerine ýetirilýär. Goýlan liner gatlagy, adatça, SiO2 ýaly oksiddir. Astar gatlagy TSV-iň içki geçirijisi bilen substratyň arasynda ýerleşýär we esasan DC tok syzyşlaryny izolirlemek roluny ýerine ýetirýär. Oksidi goýmakdan başga-da, indiki amalda geçirijini doldurmak üçin barýer we tohum gatlaklary hem zerurdyr.
Öndürilen liner gatlagy aşakdaky iki esasy talaplara laýyk gelmelidir:
(1) izolýasiýa gatlagynyň bölek naprýa; eniýesi TSV-iň hakyky iş talaplaryna laýyk gelmelidir;
(2) goýlan gatlaklar gaty yzygiderli we biri-birine gowy ýapyşýarlar.
Aşakdaky suratda, plazmanyň güýçlendirilen himiki bug çökdürilişi (PECVD) tarapyndan goýlan gatlak gatlagynyň suraty görkezilýär.
Çökdürmek prosesi dürli TSV önümçilik amallary üçin şoňa görä düzedilmeli. Öňdäki deşik prosesi üçin, oksid gatlagynyň hilini ýokarlandyrmak üçin ýokary temperatura çökdürmek prosesi ulanylyp bilner.
Adaty ýokary temperatura çöketligi, ýokary yzygiderli SiO2 izolýasiýa gatlagyny emele getirmek üçin termiki okislenme prosesi bilen birleşdirilen tetraetil ortosilikata (TEOS) esaslanyp bilner. Deşikden we arka deşikden geçmek üçin, BEOL prosesi çöketlik döwründe gutaransoň, BEOL materiallary bilen laýyklygy üpjün etmek üçin pes temperatura usuly talap edilýär.
Bu şertde, çöketlik temperaturasy 450 ° bilen çäklenmeli, şol sanda SiO2 ýa-da SiNx izolýasiýa gatlagy hökmünde goýmak üçin PECVD ulanylmagy.
Anotherene bir giňden ýaýran usul, has dykyz izolýasiýa gatlagyny almak üçin Al2O3 goýmak üçin atom gatlagynyň (ALD) ulanylmagydyr.
3. Metaly doldurmak prosesi
TSV doldurmak prosesi, TSV-iň hilini kesgitleýän başga bir möhüm tehnologiýa bolan liner çökdürmek prosesinden soň derrew amala aşyrylýar.
Dolduryp boljak materiallara ulanylýan prosese baglylykda doply polisilikon, wolfram, uglerod nanoturgylary we ş.m. girýär, ýöne iň esasy akym henizem elektroplirlenen mis bolup durýar, sebäbi prosesi kämillik ýaşyna ýeten we elektrik we ýylylyk geçirijiligi has ýokary.
Deşikdäki elektroplatasiýa derejesiniň paýlanyş tapawudyna görä, suratda görkezilişi ýaly esasan subkonformal, konformal, superkonformal we aşaky elektroplatasiýa usullaryna bölünip bilner.
Subkonformal elektroplatasiýa esasan TSV gözleginiň irki döwründe ulanyldy. (A) suratda görkezilişi ýaly, elektroliz bilen üpjün edilen Cu ionlary ýokarda jemlenendir, aşagy bolsa ýeterlik derejede doldurylmaýar, bu deşikiň ýokarsyndaky elektroplatasiýa tizliginiň ýokarsyndan has ýokary bolmagyna sebäp bolýar. Şonuň üçin deşikiň ýokarsy doly dolmazdan ozal ýapylar we içerde uly boşluk emele geler.
Kformal elektroplatasiýa usulynyň shemasy we suraty (b) suratda görkezilýär. Cu ionlarynyň birmeňzeş goşulmagyny üpjün etmek bilen, deşikdäki her pozisiýadaky elektroplatasiýa tizligi birmeňzeşdir, şonuň üçin içerde diňe bir tikin galar we boşluk göwrümi subkonformal elektroplatasiýa usulyndan has kiçi bolar, şonuň üçin giňden ulanylýar.
Boş boş doldurma effektini hasam gazanmak üçin, adaty elektroplatasiýa usulyny optimizirlemek üçin superkonformal elektroplatasiýa usuly teklip edildi. (C) suratda görkezilişi ýaly, Cu ionlarynyň üpjünçiligine gözegçilik etmek bilen, aşaky doldurma tizligi beýleki pozisiýalara garanyňda birneme ýokarydyr, şeýlelik bilen çepdäki tikişi doly ýok etmek üçin aşakydan ýokara doldurma derejesiniň basgançak derejesini optimizirlär. doly missiz metal doldurylmagyny gazanmak üçin laýyk elektroplatasiýa usuly bilen.
Aşakdan ýokary elektroplatirleme usuly, super-konformal usulyň aýratyn mysaly hökmünde kabul edilip bilner. Bu ýagdaýda aşakydan başga elektroplatasiýa tizligi nola basylýar we diňe elektroplatasiýa aşakdan ýokara kem-kemden amala aşyrylýar. Konformal elektroplatasiýa usulynyň boş boş artykmaçlygyna goşmaça, bu usul umumy elektroplatasiýa wagtyny hem netijeli azaldyp biler, şonuň üçin soňky ýyllarda giňden öwrenildi.
4. RDL prosess tehnologiýasy
RDL prosesi üç ölçegli gaplama prosesinde aýrylmaz esasy tehnologiýa. Bu amalyň üsti bilen porty paýlamak ýa-da paketleriň arasynda özara baglanyşyk maksadyna ýetmek üçin substratyň iki gapdalynda metal baglanyşyklar öndürilip bilner. Şonuň üçin RDL prosesi janköýer-janköýer ýa-da 2.5D / 3D gaplama ulgamlarynda giňden ulanylýar.
Üç ölçegli enjamlary gurmak prosesinde, RDL prosesi adatça üç ölçegli enjam gurluşlaryny amala aşyrmak üçin TSV-ni birleşdirmek üçin ulanylýar.
Häzirki wagtda iki sany esasy RDL prosesi bar. Birinjisi fotosensiw polimerlere esaslanýar we mis elektroplatirlemek we efirlemek prosesi bilen birleşdirilýär; beýlekisi, PECVD we himiki mehaniki polishing (CMP) prosesi bilen birleşdirilen Cu Damask prosesi arkaly amala aşyrylýar.
Aşakda degişlilikde bu iki RDL-iň esasy akym ýollary tanyşdyrylar.
Fotosensiw polime esaslanýan RDL prosesi ýokardaky suratda görkezilýär.
Ilki bilen, PI ýa-da BCB ýeliminiň bir gatlagy wafliň üstünde aýlanmak bilen örtülýär we gyzdyrylandan we bejerilenden soň, gerekli ýerdäki deşikleri açmak üçin fotolitografiýa prosesi ulanylýar, soňra bolsa eting edilýär. Ondan soň, fotorezisti aýyrandan soň, Ti we Cu, degişlilikde päsgelçilik gatlagy we tohum gatlagy hökmünde fiziki bug çökdürmek prosesi (PVD) arkaly wafliň üstüne dökülýär. Ondan soň, RDL-iň birinji gatlagy açyk Ti / Cu gatlagynda fotolitografiýa we elektroplatasiýa Cu proseslerini birleşdirip öndürilýär, soň bolsa fotorezist aýrylýar we artykmaç Ti we Cu ýok edilýär. Köp gatly RDL gurluşyny emele getirmek üçin ýokardaky ädimleri gaýtalaň. Bu usul häzirki wagtda pudakda has giňden ulanylýar.
RDL öndürmegiň başga bir usuly, esasan, PECVD we CMP amallaryny birleşdirýän Cu Damask prosesine esaslanýar.
Bu usul bilen fotosensiw polime esaslanýan RDL prosesiniň arasyndaky tapawut, her gatlagy öndürmegiň ilkinji ädiminde SiO2 ýa-da Si3N4 izolýasiýa gatlagy hökmünde goýmak üçin PECVD ulanylýar, soňra izolýasiýa gatlagynda fotolitografiýa arkaly penjire emele gelýär we reaktiw ion dökülmesi we Ti / Cu barýer / tohum gatlagy we geçiriji mis degişlilikde tüýkürilýär, soň bolsa geçiriji gatlagy CMP prosesi bilen zerur galyňlyga inçe bolýar, ýagny a RDL gatlagy ýa-da deşikli gatlak emele gelýär.
Aşakdaky surat, Cu Damask prosesi esasynda gurlan köp gatly RDL-iň kesiş çyzgysy we suraty. TSV-iň ilki deşik deşik V01 gatlagyna birikdirilendigini, soňra bolsa RDL1 tertibi boýunça aşakdan ýokara, V12 deşik gatlagy we RDL2 bilen syn edilip bilner.
RDL-iň ýa-da deşikli gatlagyň her gatlagy ýokardaky usula laýyklykda yzygiderli öndürilýär.RDL prosesi CMP prosesiniň ulanylmagyny talap edýändigi sebäpli, önümçilik bahasy fotosensiw polimer esasly RDL prosesinden has ýokary, şonuň üçin ulanylyşy birneme pes.
5. IPD prosess tehnologiýasy
Üç ölçegli enjamlary öndürmek üçin, MMIC-de göni çip integrasiýasyndan başga-da, IPD prosesi başga bir çeýe tehniki ýoly üpjün edýär.
Toplumlaýyn passiw enjamlar, IPD prosesi diýlip hem atlandyrylýar, çipdäki induktorlary, kondensatorlary, rezistorlary, balun öwrüjilerini we ş.m. passiw enjamlaryň islendik birleşmesini aýratyn substratda birleşdirip, geçiriş tagtasy görnüşinde passiw enjam kitaphanasyny emele getirýär. dizaýn talaplaryna laýyklykda çeýe çagyrylmaly.
IPD prosesinde passiw enjamlar öndürilýär we gönüden-göni geçiriş tagtasynda birleşdirilýär, onuň prosesi IC-leriň çip integrasiýasyndan has ýönekeý we arzan we passiw enjam kitaphanasy hökmünde öňünden köpçülikleýin öndürilip bilner.
TSV üç ölçegli passiw enjam öndürmek üçin, IPD TSV we RDL ýaly üç ölçegli gaplama amallarynyň çykdajy ýüküni netijeli öwezini dolup biler.
Çykdajy artykmaçlyklaryndan başga-da, IPD-iň başga bir artykmaçlygy onuň ýokary çeýeligi. IPD-iň çeýeligi, aşakdaky suratda görkezilişi ýaly dürli integrasiýa usullarynda öz beýanyny tapdy. IPD-ni (a) -da görkezilişi ýaly flip-çip prosesi ýa-da (b) suratda görkezilişi ýaly baglanyşyk prosesi arkaly paket substratyna gönüden-göni birleşdirmegiň iki esasy usulyndan başga-da, bir gatlakda IPD-iň başga bir gatlagy birleşdirilip bilner. Passiw enjam kombinasiýalarynyň has giň toplumyna ýetmek üçin (c) - (e) suratlarda görkezilişi ýaly IPD.
Şol bir wagtyň özünde, (f) suratda görkezilişi ýaly, ýokary dykyzlykly gaplama ulgamyny gönüden-göni gurmak üçin integral çipi gömmek üçin IPD adapter tagtasy hökmünde ulanylyp bilner.
Üç ölçegli passiw enjamlary gurmak üçin IPD ulanylanda TSV prosesi we RDL prosesi hem ulanylyp bilner. Amal akymy, esasan, ýokarda görkezilen çip integrasiýasyny gaýtadan işlemegiň usuly bilen deňdir we gaýtalanmaz; tapawudy, integrasiýa obýekti çipden adapter tagtasyna üýtgedilendigi sebäpli, üç ölçegli gaplama prosesiniň işjeň meýdana we özara baglanyşyk gatlagyna edýän täsirini göz öňünde tutmagyň zerurlygy ýok. Bu, IPD-iň başga bir möhüm çeýeligine eltýär: passiw enjamlaryň dizaýn talaplaryna laýyklykda dürli substrat materiallary çeýe saýlap bolýar.
IPD üçin elýeterli substrat materiallary diňe bir Si we GaN ýaly ýarymgeçiriji substrat materiallary däl, eýsem Al2O3 keramika, pes temperaturaly / ýokary temperaturaly bilelikde ulanylýan keramika, aýna substratlar we ş.m. Bu aýratynlyk passiwiň dizaýn çeýeligini netijeli giňeldýär. IPD bilen birleşdirilen enjamlar.
Mysal üçin, IPD bilen birleşdirilen üç ölçegli passiw induktor gurluşy, induktoryň işleýşini netijeli gowulandyrmak üçin aýna substraty ulanyp biler. TSV düşünjesinden tapawutlylykda, aýna substratda ýasalan deşiklere aýna vias (TGV) diýilýär. IPD we TGV proseslerine esaslanyp öndürilen üç ölçegli induktoryň suraty aşakdaky suratda görkezilýär. Aýna substratyň garşylygy Si ýaly adaty ýarymgeçiriji materiallardan has ýokary bolany üçin, TGV üç ölçegli induktor has gowy izolýasiýa häsiýetine eýedir we ýokary ýygylyklarda substratyň parazit täsiri sebäpli dörän ýitgi has azdyr. adaty TSV üç ölçegli induktor.
Beýleki tarapdan, metal izolýator-metal (MIM) kondensatorlary, inçe film çökdürmek prosesi arkaly aýna substrat IPD-de öndürilip, üç ölçegli passiw süzgüç gurluşyny emele getirmek üçin TGV üç ölçegli induktor bilen birleşdirilip bilner. Şonuň üçin IPD prosesi täze üç ölçegli passiw enjamlary ösdürmek üçin giň amaly potensiala eýe.
Iş wagty: Noýabr-12-2024