Paka teknologio estas unu el la plej gravaj procezoj en la duonkondukta industrio. Laŭ la formo de la pakaĵo, ĝi povas esti dividita en ingo-pakaĵon, surfacan muntan pakaĵon, BGA-pakaĵon, blatgrandecan pakaĵon (CSP), unu-blatan modulan pakaĵon (SCM, la interspacon inter la drataro sur la presita cirkvito (PCB) kaj la integra cirkvito (IC) tabulkuseneto matĉoj), multi-blata modula pakaĵo (MCM, kiu povas integri heterogenajn blatojn), oblatnivelpakaĵo (WLP, inkluzive de ventumila oblata nivelpakaĵo (FOWLP), mikrosurfacaj muntaj komponantoj (mikroSMD), ktp.), tridimensia pakaĵo (mikrobump-interkonektpakaĵo, TSV-interkonektpakaĵo, ktp.), sistempakaĵo (SIP), blatsistemo (SOC).
La formoj de 3D-pakaĵo estas plejparte dividitaj en tri kategoriojn: entombigita tipo (entombigante la aparaton en plurtavola drataro aŭ entombigita en la substrato), aktiva substrata tipo (silicia oblata integriĝo: unue integru la komponantojn kaj oblatan substraton por formi aktivan substraton. ; tiam aranĝi plurtavolajn interkonektliniojn, kaj kunvenigi aliajn blatojn aŭ komponantojn sur la supra tavolo) kaj stakigitan tipon (siliciaj oblatoj stakigitaj kun siliciaj oblatoj, blatoj stakigitaj per siliciaj oblatoj, kaj blatoj stakitaj per blatoj).
3D-interkonektmetodoj inkludas dratligadon (WB), ĵetan blaton (FC), tra silicio per (TSV), filmdirektisto, ktp.
TSV realigas vertikalan interkonekton inter blatoj. Ĉar la vertikala interkonektlinio havas la plej mallongan distancon kaj pli altan forton, estas pli facile realigi miniaturigon, altan densecon, altan rendimenton kaj multfunkcian heterogenan strukturon-pakadon. Samtempe, ĝi ankaŭ povas interkonekti blatojn de malsamaj materialoj;
nuntempe, ekzistas du specoj de mikroelektronikaj fabrikaj teknologioj uzantaj TSV-procezon: tridimensia cirkvito-pakaĵo (3D IC-integriĝo) kaj tridimensia silicia pakaĵo (3D Si-integriĝo).
La diferenco inter la du formoj estas tio:
(1) 3D-cirkvitpakaĵo postulas, ke la pecet-elektrodoj estu pretaj en ŝvelaĵojn, kaj la tuberoj estas interligitaj (ligitaj per ligado, fandado, veldado, ktp.), dum 3D-silicia pakaĵo estas rekta interkonekto inter blatoj (ligado inter oksidoj kaj Cu). -Cu ligo).
(2) 3D-cirkvita integriga teknologio povas esti atingita per ligado inter oblatoj (3D-cirkvito-pakaĵo, 3D-silicia pakaĵo), dum blato-al-blato-ligado kaj blato-al-blato-ligado povas esti atingitaj nur per 3D-cirkvito-pakaĵo.
(3) Estas breĉoj inter la blatoj integritaj de la 3D-cirkvita pakprocezo, kaj dielektraj materialoj devas esti plenigitaj por ĝustigi la termikan konduktivecon kaj termikan ekspansion koeficienton de la sistemo por certigi la stabilecon de la mekanikaj kaj elektraj propraĵoj de la sistemo; ne estas interspacoj inter la blatoj integritaj de la 3D-silicia pakprocezo, kaj la elektrokonsumo, volumeno kaj pezo de la blato estas malgrandaj, kaj la elektra rendimento estas bonega.
La TSV-procezo povas konstrui vertikalan signalpadon tra la substrato kaj ligi la RDL sur la pinto kaj malsupro de la substrato por formi tridimensian direktistpadon. Tial, la TSV-procezo estas unu el la gravaj bazŝtonoj por konstruado de tridimensia pasiva aparatstrukturo.
Laŭ la ordo inter la antaŭa fino de linio (FEOL) kaj la malantaŭa fino de linio (BEOL), la TSV-procezo povas esti dividita en tri ĉefajn produktadprocezojn, nome, per unue (ViaFirst), per mezo (Tra Middle) kaj per lasta (Via Last) procezo, kiel montrite en la figuro.
1. Per akvaforta procezo
La per akvaforta procezo estas la ŝlosilo al fabrikado de TSV-strukturo. Elekti taŭgan akvafortan procezon povas efike plibonigi la mekanikan forton kaj elektrajn ecojn de TSV, kaj plue rilatas al la ĝenerala fidindeco de tridimensiaj aparatoj de TSV.
Nuntempe, ekzistas kvar ĉefaj TSV per akvafortaj procezoj: Deep Reactive Ion Etching (DRIE), malseka akvaforto, foto-kunlaborita elektrokemia akvaforto (PAECE) kaj laserborado.
(1) Profunda Reaktiva Jona Akvaforto (DRIE)
Profunda reaktiva jona akvaforto, ankaŭ konata kiel DRIE-procezo, estas la plej ofte uzata TSV-akvaforto, kiu estas plejparte uzata por realigi TSV per strukturoj kun alta bildformato. Tradiciaj plasmaj akvafortaj procezoj povas ĝenerale nur atingi akvafortan profundon de pluraj mikronoj, kun malalta akvaforta indico kaj manko de akvaforta maska selektiveco. Bosch faris respondajn procezplibonigojn sur ĉi tiu bazo. Uzante SF6 kiel reaktivan gason kaj liberigante C4F8-gason dum la akvaforta procezo kiel pasivadprotekto por la flankmuroj, la plibonigita DRIE-procezo taŭgas por akvaforti altajn bildformajn vojojn. Tial, ĝi ankaŭ estas nomita la Bosch-procezo post sia inventinto.
La figuro malsupre estas foto de alta bildformato per formita per akvaforto de la DRIE-procezo.
Kvankam la DRIE-procezo estas vaste uzata en la TSV-procezo pro sia bona kontrolebleco, ĝia malavantaĝo estas, ke la flankmurplateco estas malbona kaj pektenformaj sulkdifektoj estos formitaj. Tiu difekto estas pli signifa dum akvaforto de alta bildformato vias.
(2) Malseka akvaforto
Malseka akvaforto uzas kombinaĵon de masko kaj kemia akvaforto por gravuri tra truoj. La plej ofte uzita akvaforta solvo estas KOH, kiu povas gravuri la poziciojn sur la silicisubstrato kiuj ne estas protektitaj per la masko, tiel formante la deziratan tra-truan strukturon. Malseka akvaforto estas la plej frua tratrua akvaforta procezo evoluigita. Ĉar ĝiaj procezaj paŝoj kaj bezonata ekipaĵo estas relative simplaj, ĝi taŭgas por amasa produktado de TSV je malalta kosto. Tamen, ĝia kemia akvaforta mekanismo determinas ke la tra-truo formita per tiu metodo estos trafita per la kristala orientiĝo de la silicioblato, igante la gravuritan tra-truon ne-vertikala sed montrante klaran fenomenon de larĝa supro kaj mallarĝa fundo. Tiu difekto limigas la aplikon de malseka akvaforto en TSV-produktado.
(3) Foto-kunlaborita elektrokemia akvaforto (PAECE)
La baza principo de foto-helpa elektrokemia akvaforto (PAECE) estas uzi ultraviola lumon por akceli la generacion de elektron-truaj paroj, tiel akcelante la elektrokemian akvafortan procezon. Kompare kun la vaste uzata DRIE-procezo, la PAECE-procezo estas pli taŭga por gravuri ultragrandajn bildformajn tratruajn strukturojn pli grandajn ol 100:1, sed ĝia malavantaĝo estas, ke la regebleco de akvaforta profundo estas pli malforta ol DRIE, kaj ĝia teknologio povas. postulas plian esploradon kaj procezplibonigon.
(4) Lasera borado
Estas malsama de la supraj tri metodoj. La laserboradmetodo estas pure fizika metodo. Ĝi ĉefe uzas alt-energian laseran surradiadon por fandi kaj vaporigi la substratan materialon en la specifita areo por fizike realigi la tra-truan konstruon de TSV.
La tratruo formita per lasera borado havas altan bildformaton kaj la flankmuro estas baze vertikala. Tamen, ĉar lasera borado fakte uzas lokan hejtadon por formi la tratruon, la truomuro de TSV estos negative trafita per termika damaĝo kaj reduktos fidindecon.
2. Liner-tavola deponprocezo
Alia esenca teknologio por fabrikado de TSV estas la tegmentotavola demetprocezo.
La tegmentotavola demetprocezo estas farita post kiam la tratruo estas gravurita. La deponita tegmentotavolo estas ĝenerale oksido kiel ekzemple SiO2. La tegmentotavolo situas inter la interna konduktoro de la TSV kaj la substrato, kaj ĉefe ludas la rolon de izolado de DC-kurenta elfluo. Krom deponado de oksido, bariero kaj semotavoloj ankaŭ estas postulataj por konduktoro pleniganta en la sekva procezo.
La fabrikita tegmentotavolo devas plenumi la jenajn du bazajn postulojn:
(1) la paneo-tensio de la izola tavolo devas renkonti la realajn laborpostulojn de TSV;
(2) la deponitaj tavoloj estas tre konsekvencaj kaj havas bonan adheron unu al la alia.
La sekva figuro montras foton de la tegmentotavolo deponita per plasmo plifortigita kemia vapordemetado (PECVD).
La deponprocezo devas esti alĝustigita laŭe por malsamaj TSV-produktadprocezoj. Por la antaŭa tratrua procezo, alt-temperatura demetprocezo povas esti uzata por plibonigi la kvaliton de la oksida tavolo.
Tipa alt-temperatura demetaĵo povas esti bazita sur tetraetil-ortosilikato (TEOS) kombinita kun termika oksigenadprocezo por formi tre konsekvencan altkvalitan SiO2-izolan tavolon. Por la meza tra-trua kaj malantaŭa tra-trua procezo, ĉar la BEOL-procezo estis kompletigita dum demetado, malalt-temperatura metodo estas postulata por certigi kongruecon kun BEOL-materialoj.
Sub ĉi tiu kondiĉo, la depontemperaturo devus esti limigita al 450°, inkluzive de la uzo de PECVD por deponi SiO2 aŭ SiNx kiel izola tavolo.
Alia ofta metodo estas uzi atomtavoldemetadon (ALD) por deponi Al2O3 por akiri pli densan izolan tavolon.
3. Metala pleniga procezo
La pleniga procezo de TSV efektiviĝas tuj post la procezo de deponado de liner, kiu estas alia ŝlosila teknologio, kiu determinas la kvaliton de TSV.
La materialoj, kiuj povas esti plenigitaj, inkluzivas dopitajn polisilicon, volframon, karbonan nanotubojn, ktp. depende de la procedo uzata, sed la plej ĉefa estas ankoraŭ electroplated kupro, ĉar ĝia procezo estas matura kaj ĝia elektra kaj termika konduktivo estas relative alta.
Laŭ la distribua diferenco de ĝia electroplating-rapideco en la tra truo, ĝi povas esti plejparte dividita en subkonformajn, konformajn, superkonformajn kaj malsupre-elektroplatajn metodojn, kiel montrite en la figuro.
Subkonforma electroplating estis plejparte uzita en la frua stadio de TSV-esplorado. Kiel montrite en Figuro (a), la Cu-jonoj disponigitaj per elektrolizo estas densaj ĉe la pinto, dum la fundo estas nesufiĉe kompletigita, kio igas la electroplating indico ĉe la pinto de la tra-truo esti pli alta ol tio sub la pinto. Tial, la supro de la tratruo estos fermita anticipe antaŭ ol ĝi estas tute plenigita, kaj granda malpleno estos formita interne.
La skema diagramo kaj foto de la konforma electroplating metodo estas montritaj en Figuro (b). Certigante la unuforman suplementadon de Cu-jonoj, la electroplating-rapideco ĉe ĉiu pozicio en la tra-truo estas baze la sama, do nur kudro restos interne, kaj la malplena volumeno estas multe pli malgranda ol tiu de la subkonforma electroplating metodo, do. ĝi estas vaste uzata.
Por plue atingi senplenan plenigan efikon, la superkonforma electroplating metodo estis proponita por optimumigi la konforma electroplating metodo. Kiel montrite en Figuro (c), kontrolante la provizon de Cu-jonoj, la plenigrapideco ĉe la fundo estas iomete pli alta ol tiu ĉe aliaj pozicioj, tiel optimumigante la paŝogradienton de la plenigrapideco de malsupre ĝis supro por tute forigi la kudron maldekstra. per la konforma electroplating-metodo, por atingi tute senplenan metalan kupran plenigon.
La desupra electroplating metodo povas esti konsiderita speciala kazo de la super-konforma metodo. En ĉi tiu kazo, la electroplating imposto krom la fundo estas subpremita al nulo, kaj nur la electroplating estas iom post iom efektivigita de la malsupro ĝis la supro. Krom la senplena avantaĝo de la konforma electroplating metodo, ĉi tiu metodo ankaŭ povas efike redukti la ĝeneralan electroplating tempo, do ĝi estis vaste studita en la lastaj jaroj.
4. RDL-proceza teknologio
La RDL-procezo estas nemalhavebla baza teknologio en la tridimensia pakprocezo. Per ĉi tiu procezo, metalaj interligoj povas esti fabrikitaj ambaŭflanke de la substrato por atingi la celon de havena redistribuo aŭ interkonekto inter pakaĵoj. Tial, la RDL-procezo estas vaste uzata en ventumilo-en-fan-el aŭ 2.5D/3D paksistemoj.
En la procezo de konstruado de tridimensiaj aparatoj, la RDL-procezo estas kutime uzata por interkonekti TSV por realigi diversajn tridimensiajn aparatajn strukturojn.
Ekzistas nuntempe du ĉefaj RDL-procezoj. La unua estas bazita sur fotosentemaj polimeroj kaj kombinita kun kupro-electroplating kaj akvafortaj procezoj; la alia estas efektivigita uzante Cu Damascus-procezon kombinitan kun PECVD kaj kemia mekanika polurado (CMP) procezo.
La sekvanta enkondukos la ĉefajn procezvojojn de ĉi tiuj du RDL-oj respektive.
La RDL-procezo bazita sur fotosentema polimero estas montrita en la supra figuro.
Unue, tavolo de PI aŭ BCB-gluo estas kovrita sur la surfaco de la oblato per rotacio, kaj post varmigado kaj resanigo, fotolitografioprocezo estas uzata por malfermi truojn ĉe la dezirata pozicio, kaj tiam akvaforto estas farita. Venonta, post forigado de la fotorezisto, Ti kaj Cu estas ŝprucitaj sur la oblato tra fizika vapordemetprocezo (PVD) kiel bariertavolo kaj semtavolo, respektive. Poste, la unua tavolo de RDL estas produktita sur la senŝirma Ti/Cu-tavolo kombinante fotolitografion kaj electroplating Cu-procezojn, kaj tiam la fotorezisto estas forigita kaj la troo Ti kaj Cu estas gravuritaj for. Ripetu la suprajn paŝojn por formi plurtavolan RDL-strukturon. Ĉi tiu metodo estas nuntempe pli vaste uzata en la industrio.
Alia metodo por fabrikado de RDL estas plejparte bazita sur la Cu Damascus-procezo, kiu kombinas PECVD kaj CMP-procezojn.
La diferenco inter ĉi tiu metodo kaj la RDL-procezo bazita sur fotosentema polimero estas, ke en la unua paŝo de fabrikado de ĉiu tavolo, PECVD estas uzata por deponi SiO2 aŭ Si3N4 kiel izola tavolo, kaj tiam fenestro formiĝas sur la izola tavolo per fotolitografio kaj reaktiva jona akvaforto, kaj Ti/Cu-baro/sema tavolo kaj konduktila kupro estas ŝprucita respektive, kaj tiam la konduktavolo estas maldensigita al la postulata dikeco per CMP-procezo, tio estas, tavolo de RDL aŭ tra-trua tavolo estas formita.
La sekva figuro estas skema diagramo kaj foto de la sekco de plurtavola RDL konstruita surbaze de la Cu Damascus-procezo. Povas esti observite ke TSV unue estas ligita al la tra-trua tavolo V01, kaj tiam stakigita de malsupre ĝis supro en la ordo de RDL1, tra-trua tavolo V12, kaj RDL2.
Ĉiu tavolo de RDL aŭ tratrua tavolo estas fabrikita en sinsekvo laŭ ĉi-supra metodo.Ĉar la RDL-procezo postulas la uzon de CMP-procezo, ĝia produktadkosto estas pli alta ol tiu de la RDL-procezo bazita sur fotosentema polimero, do ĝia apliko estas relative malalta.
5. IPD-proceza teknologio
Por fabrikado de tridimensiaj aparatoj, krom rekta sur-blata integriĝo sur MMIC, la IPD-procezo disponigas alian pli flekseblan teknikan vojon.
Integritaj pasivaj aparatoj, ankaŭ konataj kiel IPD-procezo, integras ajnan kombinaĵon de pasivaj aparatoj inkluzive de surblataj induktoroj, kondensiloj, rezistiloj, balun-transformiloj ktp. sur aparta substrato por formi pasivan aparatbibliotekon en la formo de transiga tabulo kiu povas estu flekseble vokita laŭ dezajnaj postuloj.
Ĉar en la IPD-procezo, pasivaj aparatoj estas fabrikitaj kaj rekte integritaj sur la transiga tabulo, ĝia procezfluo estas pli simpla kaj malpli multekosta ol sur-blata integriĝo de ICoj, kaj povas esti amasproduktitaj anticipe kiel pasiva aparatbiblioteko.
Por TSV-tridimensia pasiva aparato-fabrikado, IPD povas efike kompensi la kostŝarĝon de tridimensiaj pakprocezoj inkluzive de TSV kaj RDL.
Krom kostaj avantaĝoj, alia avantaĝo de IPD estas ĝia alta fleksebleco. Unu el la fleksebleco de IPD estas reflektita en la diversaj integriĝmetodoj, kiel montrite en la figuro malsupre. Krom la du bazaj metodoj rekte integri IPD en la pakaĵsubstraton per la flip-peceta procezo kiel montrite en Figuro (a) aŭ la ligoprocezo kiel montrite en Figuro (b), alia tavolo de IPD povas esti integrita sur unu tavolo. de IPD kiel montrite en Figuroj (c)-(e) por atingi pli larĝan gamon da pasivaj aparato-kombinaĵoj.
Samtempe, kiel montrite en Figuro (f), la IPD povas esti plu uzata kiel adaptila tabulo por rekte enterigi la integran blaton sur ĝi por rekte konstrui alt-densecan paksistemon.
Kiam oni uzas IPD por konstrui tridimensiajn pasivajn aparatojn, TSV-procezo kaj RDL-procezo ankaŭ povas esti uzataj. La proceza fluo estas esence la sama kiel la supre menciita sur-blata integriga pretigmetodo, kaj ne estos ripetita; la diferenco estas, ke ĉar la objekto de integriĝo estas ŝanĝita de blato al adaptila tabulo, ne necesas konsideri la efikon de la tridimensia paka procezo sur la aktiva areo kaj interkonekttavolo. Ĉi tio plu kondukas al alia ŝlosila fleksebleco de IPD: diversaj substrataj materialoj povas esti flekseble elektitaj laŭ la dezajnpostuloj de pasivaj aparatoj.
La substrataj materialoj disponeblaj por IPD estas ne nur komunaj semikonduktaĵoj substrataj materialoj kiel Si kaj GaN, sed ankaŭ Al2O3-ceramikaĵo, malalt-temperatura/alt-temperatura kunpafitaj ceramikaĵoj, vitraj substratoj, ktp. Ĉi tiu trajto efike vastigas la projekt-flekseblecon de pasiva. aparatoj integritaj de IPD.
Ekzemple, la tridimensia pasiva induktora strukturo integrita de IPD povas uzi vitran substraton por efike plibonigi la agadon de la induktoro. Kontraste al la koncepto de TSV, la tra-truoj faritaj sur la vitrosubstrato ankaŭ estas nomitaj tra-vitraj vojoj (TGV). La foto de la tridimensia induktoro fabrikita surbaze de IPD kaj TGV-procezoj estas montrita en la suba figuro. Ĉar la resistiveco de la vitra substrato estas multe pli alta ol tiu de konvenciaj duonkonduktaĵoj kiel Si, la tridimensia induktilo de TGV havas pli bonajn izolajn propraĵojn, kaj la enmeta perdo kaŭzita de la substrata parazita efiko ĉe altaj frekvencoj estas multe pli malgranda ol tiu de la konvencia TSV tridimensia induktilo.
Aliflanke, metal-izolaj-metalaj (MIM) kondensiloj ankaŭ povas esti produktitaj sur la vitra substrato IPD per maldika filma deponprocezo, kaj interligitaj kun la TGV-tridimensia induktilo por formi tridimensian pasivan filtrilstrukturon. Tial, la IPD-procezo havas larĝan aplikan potencialon por la evoluo de novaj tridimensiaj pasivaj aparatoj.
Afiŝtempo: Nov-12-2024