Ny teknolojia fonosana dia iray amin'ireo dingana manan-danja indrindra amin'ny indostrian'ny semiconductor. Araka ny endriky ny fonosana, dia azo zaraina ho faladiany fonosana, ambonin'ny tendrombohitra fonosana, BGA fonosana, chip haben'ny fonosana (CSP), tokana Chip Module fonosana (SCM, ny elanelana misy eo amin'ny wiring amin'ny pirinty board (PCB) ary ny lalao board pad integrated circuit (IC), fonosana module multi-chip (MCM, izay afaka mampiditra chips heterogène), fonosana wafer (WLP, anisan'izany ny fonosana fan-out wafer level (FOWLP), micro surface mount singa (microSMD), sns.), fonosana telo-dimensional (fonosana micro bump interconnect, fonosana TSV interconnect, sns.), fonosana rafitra (SIP), rafitra chip (SOC).
Ny endriky ny fonosana 3D dia mizara ho sokajy telo indrindra: karazana nalevina (fandevenana ny fitaovana amin'ny fametahana maromaro maromaro na nalevina ao anaty substrate), karazana substrate mavitrika (fampidirana silicone wafer: ampidiro voalohany ny singa sy ny substrate wafer mba hamorona substrate mavitrika. ; avy eo mandamina tsipika mifampitohy maro sosona, ary manangòna puce na singa hafa eo amin'ny sosona ambony) ary karazany mivangongo (voankazo silisiôna voatahiry amin'ny silisiôma). mofo manify, poti-potika napetaka amin'ny ovy silisiôma, ary poti-potika nasiana puce).
Ny fomba fifandraisana 3D dia misy ny fatorana tariby (WB), chip flip (FC), amin'ny alàlan'ny silisiôma amin'ny alàlan'ny (TSV), conducteur film, sns.
TSV dia mahatsapa fifandraisana mitsangana eo amin'ny chips. Koa satria ny tsipika interconnection mitsangana dia manana ny halavirana fohy indrindra sy ny hery ambony kokoa, dia mora kokoa ny mahatsapa ny miniaturization, hakitroky avo, fampisehoana avo, ary multifunctional heterogeneous rafitra fonosana. Amin'izay fotoana izay ihany koa dia afaka mampifandray ireo chips amin'ny fitaovana samihafa;
Amin'izao fotoana izao, misy karazany roa ny teknolojia famokarana microelectronics mampiasa TSV dingana: telo-dimensional faritra fonosana (3D IC fampidirana) sy telo-dimensional silisiôma fonosana (3D Si fampidirana).
Ny fahasamihafana misy eo amin'ireo endrika roa ireo dia:
(1) Ny fonosana 3D circuit dia mitaky ny fiomanana amin'ny electrodes chip, ary mifamatotra ny bozaka (mifamatotra amin'ny fatorana, fusion, welding, sns.), Raha ny fonosana silisiôma 3D dia fifandraisana mivantana eo amin'ny chips (fatorana eo amin'ny oxides sy Cu. -Cu fatorana).
(2) Ny teknolojia fampidirana faritra 3D dia azo tanterahina amin'ny alàlan'ny fatorana eo amin'ny wafers (famonoana 3D circuit, fonosana silisiôma 3D), raha ny fatorana chip-to-chip sy ny fatorana chip-to-wafer dia tsy azo atao afa-tsy amin'ny fonosana 3D circuit.
(3) Misy banga eo amin'ny chips nampidirin'ny 3D circuit packaging process, ary ny fitaovana dielectric dia mila fenoina mba hanitsiana ny conductivity mafana sy ny fanitarana mafana amin'ny rafitra mba hiantohana ny fahamarinan'ny toetra mekanika sy elektrika amin'ny rafitra; tsy misy elanelana eo amin'ny chips nampidirina tamin'ny fizotran'ny fonosana silisiôma 3D, ary ny fanjifana herinaratra, ny volume ary ny lanjan'ny chip dia kely, ary tsara ny fampisehoana elektrika.
Ny fizotry ny TSV dia afaka manangana lalana famantarana mitsangana amin'ny alàlan'ny substrate ary mampifandray ny RDL eo amin'ny tampony sy ambany amin'ny substrate mba hamoronana lalan'ny conducteur telo dimension. Noho izany, ny dingana TSV dia iray amin'ireo vato fehizoro manan-danja amin'ny fananganana rafitra fitaovana passive telo-dimensional.
Araka ny filaharana eo anelanelan'ny fiafaran'ny tsipika (FEOL) sy ny faran'ny tsipika (BEOL), ny fizotran'ny TSV dia azo zaraina ho dingana famokarana lehibe telo, izany hoe, amin'ny alàlan'ny voalohany (ViaFirst), amin'ny alàlan'ny afovoany (Via Middle) ary amin'ny dingana farany (Via Last), araka ny aseho amin'ny sary.
1. Amin'ny alalan'ny etching
Ny dingana amin'ny alàlan'ny etching no fanalahidin'ny famokarana rafitra TSV. Ny fisafidianana dingan'ny etching mety dia afaka manatsara tsara ny tanjaky ny mekanika sy ny fananana elektrônika amin'ny TSV, ary mifandray bebe kokoa amin'ny fahatokisana amin'ny ankapobeny ny fitaovana telo dimension'ny TSV.
Amin'izao fotoana izao, misy TSV mahazatra efatra amin'ny alàlan'ny fizotran'ny etching: Deep Reactive Ion Etching (DRIE), wet etching, photo-assisted electrochemical etching (PAECE) ary laser drilling.
(1) Deep Reactive Ion Etching (DRIE)
Deep reactive ion etching, fantatra ihany koa amin'ny hoe DRIE process, no fampiasa matetika indrindra amin'ny TSV etching process, izay ampiasaina indrindra amin'ny fanatanterahana ny TSV amin'ny alàlan'ny rafitra misy lafiny avo. Ny fizotry ny etching plasma nentim-paharazana amin'ny ankapobeny dia tsy mahatratra afa-tsy ny halalin'ny etching microns maromaro, miaraka amin'ny tahan'ny etching ambany sy ny tsy fisian'ny fifantenana saron-tava. Bosch dia nanao fanatsarana dingana mifanaraka amin'izany. Amin'ny fampiasana SF6 ho toy ny entona mihetsiketsika sy ny famoahana entona C4F8 mandritra ny dingan'ny etching ho fiarovana amin'ny sisin'ny sisiny, ny fizotry ny DRIE nohatsaraina dia mety amin'ny fanodinkodinana avo lenta vias. Noho izany, antsoina koa hoe ny dingana Bosch taorian'ny mpamorona azy.
Ny sary eto ambany dia sarin'ny aspect ratio ambony amin'ny alàlan'ny fametahana ny dingana DRIE.
Na dia ampiasaina betsaka amin'ny fizotran'ny TSV aza ny fizotran'ny DRIE noho ny fifehezana tsara azy, ny tsy fahampiany dia ny tsy fahampian'ny sisin'ny rindrina ary ny tsy fahampian'ny ketrona miendrika scallop dia miforona. Ity kilema ity dia manan-danja kokoa rehefa mitsambikina amin'ny lafiny avo amin'ny vias.
(2) Etching mando
Ny fanosotra mando dia mampiasa saron-tava sy etching simika mba hametahana ny lavaka. Ny vahaolana etching fampiasa matetika indrindra dia KOH, izay afaka mametaka ny toerana eo amin'ny substrate silisiôma izay tsy voaaro amin'ny saron-tava, ka mamorona ny firafitry ny lavaka irina. Etching mando no dingana voalohany indrindra amin'ny alalan'ny lavaka. Koa satria ny dingana dingana sy ny fitaovana ilaina dia somary tsotra, dia mety amin'ny famokarana faobe ny TSV amin'ny vidiny mora. Na izany aza, ny mekanika etching simika dia mamaritra fa ny amin'ny alalan'ny-lavaka noforonin'ny fomba ity dia hisy fiantraikany amin'ny krystaly orientation ny silisiôma wafer, mahatonga ny etched amin'ny alalan'ny lavaka tsy mitsangana fa mampiseho fisehoan-javatra mazava ny malalaka ambony sy tery ambany. Ity kilema ity dia mametra ny fampiharana ny etching mando amin'ny famokarana TSV.
(3) Photo-assisted electrochemical etching (PAECE)
Ny foto-kevitra fototra amin'ny sary-assisted electrochemical etching (PAECE) dia ny fampiasana ny taratra ultraviolet mba hanafaingana ny famokarana ny electron-lavaka tsiroaroa, ka hanafaingana ny fizotry ny electrochemical etching. Raha ampitahaina amin'ny fizotry ny DRIE be mpampiasa, ny fizotry ny PAECE dia mety kokoa amin'ny fanodinkodinana ny lafiny ultra-lehibe amin'ny alàlan'ny rafitra lavaka lehibe kokoa noho ny 100: 1, fa ny tsy fahampiana dia ny fifehezana ny halalin'ny etching dia malemy noho ny DRIE, ary ny teknolojia dia mety mila fikarohana bebe kokoa sy fanatsarana ny dingana.
(4) Laser fandavahana
Tsy mitovy amin'ireo fomba telo voalaza etsy ambony. Ny fomba fandavahana tamin'ny laser dia fomba ara-batana fotsiny. Izy io dia mampiasa indrindra amin'ny alàlan'ny taratra laser mahery vaika mba handrendrehana sy handotoana ny fitaovana substrate ao amin'ny faritra voatondro mba hahatsapana ara-batana ny fananganana lavaka TSV.
Ny lavaka amin'ny alalan'ny fandavahana tamin'ny laser dia manana lafiny ambony tahan'ny ary ny sidewall fototra mitsangana. Na izany aza, satria ny fandavahana tamin'ny laser dia tena mampiasa fanamafisam-peo eo an-toerana mba hamoronana ny lavaka, ny rindrin'ny TSV dia hisy fiantraikany ratsy amin'ny fahasimban'ny hafanana ary hampihena ny fahatokisana.
2. Liner sosona dingana deposition
Ny teknolojia manan-danja iray hafa amin'ny famokarana TSV dia ny fizotry ny fametrahana sosona liner.
Ny dingan'ny fametrahana ny sosona liner dia atao aorian'ny fametahana ny lavaka. Ny sosona liner napetraka amin'ny ankapobeny dia oxide toy ny SiO2. Ny sosona liner dia eo anelanelan'ny conducteur anatiny amin'ny TSV sy ny substrate, ary mitana ny anjara asan'ny mitoka-monina amin'izao fotoana izao DC leakage. Ankoatra ny fametrahana oksizenina, ny sakana sy ny sosona voa dia ilaina ihany koa amin'ny famenoana ny conducteur amin'ny dingana manaraka.
Ny sosona liner namboarina dia tsy maintsy mahafeno ireto fepetra fototra roa manaraka ireto:
(1) ny fahatapahan'ny malefaka ny insulating sosona dia tokony mahafeno ny tena asa takiana TSV;
(2) ny sosona napetraka dia tena tsy miovaova ary manana adhesion tsara amin'ny tsirairay.
Ity sary manaraka ity dia mampiseho ny sarin'ny sosona liner napetraky ny plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD).
Mila amboarina mifanaraka amin'izany ny fizotran'ny fametrahana ho an'ny dingana famokarana TSV samihafa. Ho an'ny fizotry ny lavaka eo anoloana, dia azo ampiasaina ny fizotran'ny fametrahana mari-pana ambony mba hanatsarana ny kalitaon'ny sosona oksida.
Ny fametrahana mari-pana ambony mahazatra dia azo mifototra amin'ny tetraethyl orthosilicate (TEOS) miaraka amin'ny fizotran'ny oxidation mafana mba hamoronana sosona SiO2 insulating avo lenta. Ho an'ny fizotry ny lavaka afovoany sy aoriana, satria efa vita ny fizotran'ny BEOL mandritra ny fametrahana azy, dia ilaina ny fomba ambany hafanana mba hiantohana ny fampifanarahana amin'ny fitaovana BEOL.
Amin'ity toe-javatra ity dia tokony ho voafetra amin'ny 450 ° ny mari-pana deposition, ao anatin'izany ny fampiasana PECVD hametrahana ny SiO2 na SiNx ho sosona insulation.
Ny fomba mahazatra iray hafa dia ny fampiasana ny fametrahana sosona atomika (ALD) hametrahana ny Al2O3 mba hahazoana sosona manara-penitra kokoa.
3. Fizotry ny famenoana metaly
Ny fizotran'ny famenoana TSV dia tanterahana avy hatrany aorian'ny fizotry ny fametrahana liner, izay teknolojia lehibe iray hafa mamaritra ny kalitaon'ny TSV.
Ny fitaovana azo fenoina dia ahitana polysilicon doped, tungstène, carbon nanotubes, sns miankina amin'ny dingana ampiasaina, fa ny tena mahazatra dia mbola electroplated varahina, satria ny fizotrany dia matotra ary ny conductivity elektrika sy thermal dia avo be.
Araka ny fahasamihafan'ny fizarana ny tahan'ny electroplating ao amin'ny lavaka, dia azo zaraina ho subconformal, conformal, superconformal ary ambany-up electroplating fomba, araka ny aseho eo amin'ny sary.
Ny electroplating subconformal dia nampiasaina indrindra tamin'ny dingana voalohan'ny fikarohana TSV. Araka ny asehon'ny sary (a), ny Cu ion omen'ny electrolysis dia mifantoka amin'ny tampony, raha ny ambany kosa dia tsy ampy, izay mahatonga ny electroplating tahan'ny ambony amin'ny alalan'ny-lavaka ho ambony noho ny ambany ny ambony. Noho izany dia hikatona mialoha ny tampon’ilay lavaka, alohan’ny hamenoana azy tanteraka, ary hisy banga lehibe hiforona ao anatiny.
Ny kisary schematic sy ny sarin'ny fomba electroplating conformal dia aseho amin'ny sary (b). Amin'ny alàlan'ny fiantohana ny fanamiana fanamiana ny Cu ion, ny tahan'ny electroplating amin'ny toerana tsirairay ao amin'ny lavaka dia mitovy amin'ny ankapobeny, ka seam ihany no tavela ao anatiny, ary ny boky tsy misy dikany dia kely kokoa noho ny an'ny subconformal electroplating fomba, ka be mpampiasa izy io.
Mba hahazoana vokatra famenoana tsy misy dikany, ny fomba electroplating superconformal dia natolotra mba hanatsarana ny fomba electroplating conformal. Araka ny aseho amin'ny sary (c), amin'ny fanaraha-maso ny famatsiana Cu ion, ny taham-pamenoana eo amin'ny farany ambany dia avo kokoa noho ny amin'ny toerana hafa, ka manatsara ny gradient amin'ny dingana famenoana avy any ambany ka hatrany ambony mba hanafoanana tanteraka ny seam sisa. amin'ny alàlan'ny fomba electroplating conformal, mba hahazoana famenoana varahina tsy misy dikany tanteraka.
Ny fomba electroplating ambany dia azo raisina ho toy ny tranga manokana amin'ny fomba super-conformal. Amin'ity tranga ity, ny tahan'ny electroplating afa-tsy ny ambany dia voatsindry ho aotra, ary ny electroplating ihany no atao tsikelikely avy any ambany ka hatrany ambony. Ho fanampin'ny tombony tsy misy dikany amin'ny fomba electroplating conformal, ity fomba ity dia afaka mampihena tsara ny fotoana electroplating amin'ny ankapobeny, noho izany dia nianatra be tato anatin'ny taona vitsivitsy.
4. Teknolojia fizotry ny RDL
Ny fizotry ny RDL dia teknôlôjia fototra tena ilaina amin'ny fizotry ny famonosana telo dimanjato. Amin'ny alalan'ity dingana ity, ny fifandraisana metaly dia azo amboarina amin'ny lafiny roa amin'ny substrate mba hahatratrarana ny tanjon'ny fizarana indray ny seranan-tsambo na fifamatorana eo amin'ny fonosana. Noho izany, ny fizotran'ny RDL dia ampiasaina betsaka amin'ny rafitra fonosana fan-in-fan-out na 2.5D / 3D.
Ao amin'ny dingan'ny fananganana fitaovana telo dimanjato, ny dingana RDL dia matetika ampiasaina hampifandray ny TSV mba hahatanteraka ny rafitra fitaovana telo dimension.
Misy dingana roa mahazatra RDL amin'izao fotoana izao. Ny voalohany dia mifototra amin'ny photosensitive polymers ary mitambatra amin'ny varahina electroplating sy etching dingana; ny iray hafa dia ampiharina amin'ny alalan'ny fampiasana Cu Damascus dingana mitambatra amin'ny PECVD sy simika mekanika polishing (CMP) dingana.
Ity manaraka ity dia hampiditra ny lalan'ny fizotran'ireo RDL roa ireo.
Ny fizotran'ny RDL mifototra amin'ny polymère photosensitive dia aseho amin'ny sary etsy ambony.
Voalohany, ny sosona ny PI na BCB lakaoly dia mifono amin`ny ambonin`ny ny ovy amin`ny alalan`ny fihodinana, ary aorian`ny fanafanana sy ny fanasitranana, photolithography dingana dia ampiasaina mba hanokafana lavaka eo amin`ny toerana irina, ary avy eo ny etching atao. Manaraka, rehefa avy nesorina ny photoresist, Ti sy Cu dia mitsambikina eo amin'ny wafer amin'ny alalan'ny fizotry ny fametrahana etona ara-batana (PVD) ho toy ny sosona sakana sy sosona voa. Manaraka, ny sosona voalohany RDL dia amboarina eo amin'ny sosona Ti / Cu miharihary amin'ny alalan'ny fampifangaroana photolithography sy electroplating Cu dingana, ary avy eo ny photoresist nesorina ary ny tafahoatra Ti sy Cu dia etched. Avereno ireo dingana etsy ambony mba hamoronana rafitra RDL maro sosona. Ity fomba ity dia ampiasaina betsaka kokoa amin'ny indostria amin'izao fotoana izao.
Ny fomba iray hafa amin'ny famokarana RDL dia mifototra indrindra amin'ny fizotran'ny Cu Damascus, izay manambatra ny fizotran'ny PECVD sy CMP.
Ny fahasamihafana eo amin'io fomba io sy ny fizotran'ny RDL mifototra amin'ny polymère photosensitive dia amin'ny dingana voalohany amin'ny famokarana ny sosona tsirairay, ny PECVD dia ampiasaina hametraka SiO2 na Si3N4 ho toy ny insulating sosona, ary avy eo dia misy varavarankely miforona eo amin'ny sosona insulating amin'ny alàlan'ny photolithography sy reactive ion etching, ary Ti/Cu sakana/voa sosona sy conducteur varahina dia sputtered tsirairay avy, ary avy eo ny conductor sosona dia manify ny ilaina hateviny Ny dingana CMP, izany hoe, misy sosona RDL na lakan-dava miforona.
Ity sary manaraka ity dia kisarisary sy sarin'ny fizaran-tany amin'ny RDL maro sosona namboarina mifototra amin'ny fizotran'ny Cu Damascus. Azo tsikaritra fa ny TSV dia mifandray amin'ny sosona V01 amin'ny alalan'ny lavaka voalohany, ary avy eo dia atambatra avy any ambany ka hatrany ambony araka ny filaharan'ny RDL1, ny soson'ny lavaka V12, ary ny RDL2.
Ny sosona RDL tsirairay na ny sosona amin'ny lavaka dia amboarina araka ny fomba etsy ambony.Koa satria ny fizotran'ny RDL dia mitaky ny fampiasana ny fizotran'ny CMP, ny vidin'ny famokarana dia avo kokoa noho ny an'ny fizotran'ny RDL mifototra amin'ny polymère photosensitive, noho izany dia ambany ny fampiharana azy.
5. Teknolojia fizotry ny IPD
Ho an'ny fanamboarana fitaovana telo dimensions, ankoatra ny fampidirana mivantana amin'ny chip amin'ny MMIC, ny dingana IPD dia manome lalana ara-teknika hafa mora kokoa.
Ny fitaovana passive mitambatra, fantatra amin'ny anarana hoe process IPD, dia mampiditra ny fitambaran'ny fitaovana passive rehetra ao anatin'izany ny on-chip inductors, capacitors, resistors, balun converters, sns amin'ny substrate misaraka mba hamoronana tranomboky fitaovana passive amin'ny endrika birao famindrana izay afaka azo antsoina mora foana araka ny fepetra takiana.
Satria ao amin'ny dingana IPD, ny fitaovana passive dia amboarina ary ampidirina mivantana eo amin'ny birao famindrana, ny fizotry ny fizotrany dia tsotra sy lafo kokoa noho ny fampidirana ICs amin'ny chip, ary azo amboarina mialoha ho toy ny tranomboky fitaovana passive.
Ho an'ny famokarana fitaovana passive telo-dimensional TSV, ny IPD dia afaka manonitra amin'ny fomba mahomby ny enta-mavesatry ny fizotran'ny fonosana telo-dimensional ao anatin'izany ny TSV sy RDL.
Ho fanampin'ny tombony amin'ny vidiny, ny tombony hafa amin'ny IPD dia ny fahafaha-manaony avo lenta. Ny iray amin'ny fahafahan'ny IPD dia hita taratra amin'ny fomba fampidirana isan-karazany, araka ny aseho amin'ny sary etsy ambany. Ho fanampin'ireo fomba roa fototra fampidirana mivantana ny IPD amin'ny substrate fonosana amin'ny alàlan'ny fizotry ny flip-chip araka ny aseho amin'ny sary (a) na ny fizotran'ny fatorana araka ny aseho amin'ny sary (b), dia azo ampidirina amin'ny sosona iray ny sosona IPD iray hafa. an'ny IPD araka ny aseho amin'ny sary (c)-(e) mba hahazoana fitambarana fitaovana passive midadasika kokoa.
Amin'izany fotoana izany, araka ny aseho amin'ny sary (f), ny IPD dia azo ampiasaina ho toy ny birao adaptatera handevina mivantana ny puce mitambatra eo aminy mba hananganana mivantana rafitra fonosana avo lenta.
Rehefa mampiasa IPD hanangana fitaovana passive telo dimension, dia azo ampiasaina koa ny fizotran'ny TSV sy ny fizotran'ny RDL. Ny fikorianan'ny dingana dia mitovy amin'ny fomba fanodinana fampidirana amin'ny chip voalaza etsy ambony, ary tsy haverina; Ny maha samy hafa dia satria ny zavatra ny fampidirana dia niova avy amin'ny chip ho adaptatera board, tsy ilaina ny mandinika ny fiantraikan'ny dingana fonosana telo dimensions eo amin'ny faritra mavitrika sy ny interconnection sosona. Izany dia mitarika ho amin'ny flexibilité manan-danja iray hafa amin'ny IPD: karazana fitaovana substrate dia azo fehezina araka ny fepetra takian'ny fitaovana passive.
Ny fitaovana substrate misy ho an'ny IPD dia tsy ny fitaovana semiconductor substrate mahazatra toy ny Si sy GaN, fa koa ny seramika Al2O3, ny seramika miaraka amin'ny hafanana ambany / avo lenta, ny substrate fitaratra, sns. fitaovana nampidirin'ny IPD.
Ohatra, ny firafitry ny inductor passive telo-dimensional nampidirin'ny IPD dia afaka mampiasa substrate fitaratra mba hanatsarana tsara ny fahombiazan'ny inductor. Mifanohitra amin'ny foto-kevitry ny TSV, ireo lavaka vita amin'ny substrate fitaratra dia antsoina koa hoe vias-glass (TGV). Ny sarin'ny inductor telo-dimensional namboarina mifototra amin'ny fizotran'ny IPD sy TGV dia aseho amin'ny sary etsy ambany. Koa satria ny resistivity ny fitaratra substrate dia ambony lavitra noho ny mahazatra semiconductor fitaovana toy ny Si, ny TGV telo-dimensional inductor manana insulation tsara kokoa toetra, ary ny fatiantoka fampidirana vokatry ny substrate parasitic vokany amin'ny avo matetika dia kely kokoa noho ny an'ny. ny mahazatra TSV telo-dimensional inductor.
Amin'ny lafiny iray, metaly-insulator-metaly (MIM) capacitors dia azo amboarina amin'ny fitaratra substrate IPD amin'ny alalan'ny manify film deposition dingana, ary mifandray amin'ny TGV telo-dimensional inductor mba hamorona telo-dimensional passive sivana rafitra. Noho izany, ny fizotry ny IPD dia manana tanjaky ny fampiharana midadasika amin'ny fampivoarana fitaovana passive telo dimension.
Fotoana fandefasana: Nov-12-2024