Nkà na ụzụ nkwakọ ngwaahịa bụ otu n'ime usoro kachasị mkpa na ụlọ ọrụ semiconductor. Dị ka ọdịdị nke ngwugwu ahụ si dị, enwere ike kewaa ya na ngwugwu soket, ngwugwu elu elu, ngwugwu BGA, ngwugwu nha nha (CSP), ngwugwu modul otu mgbawa (SCM, ọdịiche dị n'etiti wiring na bọọdụ sekit e biri ebi (PCB) na ihe jikọrọ sekit (IC) bọọdụ pad egwuregwu), ngwugwu module multi-chip (MCM, nke nwere ike ijikọ ibe dị iche iche), ngwugwu ọkwa wafer (WLP, gụnyere ngwugwu ọkwa ọkwa fan-out wafer (FOWLP), micro elu. ihe ngwungwu elu (microSMD), wdg), ngwugwu akụkụ atọ (ngwungwu ngwungwu micro bump interconnect, ngwugwu interconnect TSV, wdg), ngwugwu sistemụ (SIP), sistemụ mgbawa (SOC).
A na-ekewa ụdị nke nkwakọ ngwaahịa 3D ụzọ atọ: ụdị eli ozu (na-eli ngwaọrụ ahụ na wiring multi-layer ma ọ bụ lie ya na mkpụrụ), ụdị mkpụrụ osisi na-arụ ọrụ (njikọ silicon wafer: buru ụzọ jikọta ihe ndị ahụ na mkpụrụ wafer iji mepụta mkpụrụ na-arụsi ọrụ ike. Mgbe ahụ, hazie ahịrị njikọ nke multi-layer, ma kpokọta ibe ma ọ bụ ihe ndị ọzọ dị n'elu oyi akwa) na ụdị akwa akwa (silicon wafers nke a na-etinye na silicon wafers, ibe na-ejikọta ya). silikoni wafers, na ibe ndị ejiri ibe ha kpochie).
Ụzọ njikọ 3D gụnyere njikọ waya (WB), mgbape mgbanaka (FC), site na silicon via (TSV), onye na-eduzi ihe nkiri, wdg.
TSV na-achọpụta njikọ kwụ ọtọ n'etiti ibe. Ebe ọ bụ na ahịrị njikọ njikọ kwụ ọtọ nwere ogologo kacha nso na ike dị elu, ọ dị mfe ịghọta miniaturization, njupụta dị elu, arụmọrụ dị elu, yana nkwakọ ngwaahịa dị iche iche dị iche iche. N'otu oge ahụ, ọ nwekwara ike jikọọ ibe nke ihe dị iche iche;
ugbu a, e nwere ụdị abụọ nke microelectronics n'ichepụta teknụzụ na-eji usoro TSV: atọ akụkụ sekit nkwakọ (3D IC integration) na atọ akụkụ silicon nkwakọ (3D Si integration).
Ihe dị iche n'ụdị abụọ a bụ na:
(1) Nkwakọ ngwaahịa sekit 3D chọrọ ka edoziri electrodes mgbawa n'ime bumps, na bumps na-ejikọta ya (jikọtara site na njikọta, njikọta, ịgbado ọkụ, wdg), ebe nkwakọ ngwaahịa silicon 3D bụ njikọ dị n'etiti ibe (njikọ n'etiti oxides na Cu). -Cu bonding).
(2) Enwere ike nweta teknụzụ njikọta sekit 3D site na ijikọ n'etiti wafers (nkwakọ ngwaahịa sekit 3D, nkwakọ ngwaahịa silicon 3D), ebe njikọ mgbawa na mgbawa na mgbawa ga-enweta naanị site na nkwakọ ngwaahịa sekit 3D.
(3) E nwere oghere dị n'etiti ibe ndị jikọtara site na usoro nkwakọ ngwaahịa sekit 3D, na ihe dielectric dị mkpa ka ejupụta iji dozie conductivity thermal na thermal expansion coefficient nke usoro iji hụ na nkwụsi ike nke igwe na eletriki nke usoro; enweghi oghere n'etiti ibe nke jikọtara site na usoro nkwakọ ngwaahịa silicon 3D, na ike ike, olu, na ịdị arọ nke mgbawa dị ntakịrị, na ịrụ ọrụ eletrik dị mma.
Usoro TSV nwere ike wulite ụzọ mgbama kwụ ọtọ site na mkpụrụ ma jikọta RDL n'elu na ala nke mkpụrụ iji mepụta ụzọ onye nduzi nwere akụkụ atọ. Ya mere, usoro TSV bụ otu n'ime isi nkuku dị mkpa maka ịmepụta usoro ihe eji eme ihe n'ụzọ atọ.
Dị ka usoro n'etiti n'ihu njedebe nke ahịrị (FEOL) na azụ azụ nke ahịrị (BEOL), usoro TSV nwere ike kewaa atọ mainstream mmepụta usoro, ya bụ, site na mbụ (ViaFirst), site n'etiti (Via Middle) na site na ikpeazụ (Via Ikpeazụ) usoro, dị ka e gosiri na ọnụ ọgụgụ.
1. Site etching usoro
Usoro site na etching bụ isi ihe na-emepụta usoro TSV. Ịhọrọ usoro etching kwesịrị ekwesị nwere ike imeziwanye ike n'ibu na ọkụ eletrik nke TSV, na n'ihu na-emetụta mkpokọta ntụkwasị obi nke TSV atọ akụkụ ngwaọrụ.
Ka ọ dị ugbu a, e nwere TSV anọ bụ isi site na usoro etching: Deep Reactive Ion Etching (DRIE), mmiri mmiri etching, foto-enyere aka electrochemical etching (PAECE) na laser olulu.
(1) Deep Reactive Ion Etching (DRIE)
Ọkpụkpụ ion etching miri emi, nke a makwaara dị ka usoro DRIE, bụ usoro etching TSV a na-ejikarị eme ihe, nke a na-ejikarị eme ihe iji ghọta TSV site na akụkụ nwere akụkụ dị elu. Usoro etching plasma ọdịnala nwere ike nweta naanị omimi etching nke ọtụtụ microns, yana ọnụ ọgụgụ etching dị ala yana enweghị nhọrọ nkpuchi etching. Bosch emeela mmezi usoro kwekọrọ na ndabere a. Site n'iji SF6 dị ka gas na-emeghachi omume ma na-ahapụ C4F8 gas n'oge usoro etching dị ka nchebe passivation maka akụkụ akụkụ, usoro DRIE emelitere dabara adaba maka ịmepụta akụkụ dị elu site na vias. Ya mere, a na-akpọkwa ya usoro Bosch mgbe onye mepụtara ya.
Ọnụ ọgụgụ dị n'okpuru bụ foto nke oke akụkụ dị elu site na ịmepụta usoro DRIE.
Ọ bụ ezie na a na-eji usoro DRIE eme ihe n'ọtụtụ ebe na usoro TSV n'ihi njikwa ya dị mma, adịghị ike ya bụ na nkwụsị nke dị n'akụkụ akụkụ adịghị mma na a ga-emepụta ntụpọ wrinkle dị ka scallop. Nrụrụ a dị ịrịba ama karịa mgbe etching oke akụkụ nke vias.
(2) Mmiri etching
Mmiri etching na-eji nchikota nke nkpuchi na kemịkalụ etching na-esi na oghere. Ihe ngwọta etching nke a na-ejikarị eme ihe bụ KOH, nke nwere ike ịdochi ọnọdụ dị na mkpụrụ silicon nke ihe nkpuchi na-adịghị echebe, si otú ahụ na-emepụta ihe a chọrọ site na oghere. Uwe mmiri mmiri bụ usoro izizi site na oghere nke emepụtara. Ebe ọ bụ na usoro usoro ya na akụrụngwa achọrọ dị mfe, ọ dabara maka mmepụta oke nke TSV na ọnụ ala dị ala. Otú ọ dị, ya chemical etching usoro na-ekpebi na site-oghere kpụrụ a usoro ga-emetụta kristal nghazi nke silicon wafer, na-eme ka etched site-oghere na-abụghị vetikal ma na-egosi a doro anya onu nke mbara elu na warara ala. Nrụrụ a na-egbochi ngwa nke etching mmiri na nrụpụta TSV.
(3) Etching electrochemical na-enyere aka foto (PAECE)
Ụkpụrụ bụ isi nke foto-enyere aka electrochemical etching (PAECE) bụ iji ọkụ ultraviolet mee ka ọgbọ nke oghere electron mee ngwa ngwa, si otú ahụ na-eme ka usoro etching electrochemical dịkwuo ngwa. E jiri ya tụnyere usoro DRIE nke a na-ejikarị eme ihe, usoro PAECE dabara adaba maka ịmepụta akụkụ dị ukwuu site na oghere dị elu karịa 100: 1, mana mwepu ya bụ na njikwa nke omimi etching adịghị ike karịa DRIE, na nkà na ụzụ ya nwere ike. chọrọ nyocha ọzọ na nkwalite usoro.
(4) Mkpọpu ihe nke laser
Ọ dị iche na ụzọ atọ ndị a dị n'elu. Usoro ịgbapu mmiri laser bụ usoro anụ ahụ naanị. Ọ tumadi na-eji elu-ike laser irradiation na-agbaze na evaporate na mkpụrụ ihe na kpọmkwem n'ógbè ka anụ ahụ ghọta site-oghere owuwu nke TSV.
The site-oghere kpụrụ site laser mkpọpu ala nwere akụkụ dị elu na sidewall bụ isi vetikal. Otú ọ dị, ebe ọ bụ na ịkwọ ụgbọ mmiri laser na-eji kpo oku mpaghara eme ihe site na oghere, mgbidi oghere nke TSV ga-emebi emebi na-adịghị mma ma belata ntụkwasị obi.
2. Usoro ntinye nke Layer Layer
Teknụzụ ọzọ dị mkpa maka imepụta TSV bụ usoro ntinye ntinye nke liner.
A na-eme usoro ntinye ihe nkedo nke liner mgbe e dechara oghere ahụ. Okpokoro liner echekwara na-abụkarị oxide dị ka SiO2. Okpokoro liner dị n'etiti onye na-eduzi TSV na mkpụrụ, ma na-arụkarị ọrụ nke ikewapụ ntapụ DC ugbu a. Na mgbakwunye na ntinye oxide, a na-achọkwa ihe mgbochi na mkpụrụ osisi maka onye nduzi na-ejuputa na usoro ọzọ.
Layer liner emepụtara ga-emezurịrị ihe abụọ a chọrọ:
(1) voltaji ndakpọ nke oyi akwa mkpuchi kwesịrị izute ezigbo ọrụ chọrọ nke TSV;
(2) N'ígwé ndị echekwabara na-agbanwe agbanwe nke ukwuu ma nwee ezigbo mmachi na ibe ha.
Ọgụgụ na-esonụ na-egosi foto nke oyi akwa liner nke e debere site na plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD).
Usoro nkwụnye ego kwesịrị ka edozi ya maka usoro mmepụta TSV dị iche iche. Maka usoro n'ihu site na oghere, a na-eji usoro nkwụnye ọkụ dị elu mee ihe iji melite ogo nke oyi akwa oxide.
Enwere ike ịdabere na tetraethyl orthosilicate (TEOS) yana usoro oxidation thermal iji mepụta akwa mkpuchi mkpuchi SiO2 dị elu na-agbanwe agbanwe. Maka usoro etiti site na oghere na azụ azụ, ebe ọ bụ na emechara usoro BEOL n'oge nkwụnye ego, a chọrọ usoro okpomọkụ dị ala iji hụ na ndakọrịta na ihe BEOL.
N'okpuru ọnọdụ a, okpomọkụ nkwụnye ego kwesịrị ịbụ nanị 450º, gụnyere iji PECVD tinye SiO2 ma ọ bụ SiNx dị ka oyi akwa mkpuchi.
Ụzọ ọzọ a na-ahụkarị bụ iji atomic Layer deposition (ALD) tinye Al2O3 iji nweta akwa mkpuchi mkpuchi denser.
3. Usoro ndochi ígwè
A na-eme usoro ndochi TSV ozugbo usoro ntinye ntinye nke liner, nke bụ nkà na ụzụ ọzọ dị mkpa nke na-ekpebi àgwà TSV.
Ihe ndị nwere ike jupụta na-agụnye doped polysilicon, tungsten, carbon nanotubes, wdg dabere na usoro eji eme ihe, ma ihe kachasị mkpa ka bụ ọla kọpa electroplated, n'ihi na usoro ya na-eto eto na ọkụ eletrik ya na okpomọkụ ya dị elu.
Dị ka nkesa dị iche nke ya electroplating ọnụego na site oghere, ọ nwere ike tumadi kewara subconformal, conformal, superconformal na ala-elu electroplating ụzọ, dị ka e gosiri na ọnụ ọgụgụ.
A na-ejikarị subconformal electroplating mee ihe na mmalite nke nyocha TSV. Dị ka e gosiri na Figure (a), ions Cu na-enye site na electrolysis na-etinye uche n'elu, ebe ala na-adịghị agbakwunyere nke ọma, nke na-eme ka ọnụọgụ electroplating dị n'elu nke oghere dị elu karịa nke dị n'okpuru elu. Ya mere, a ga-emechi elu nke oghere site na mbụ tupu ejuputa ya kpamkpam, a ga-emepụta nnukwu oghere n'ime.
E gosipụtara eserese na foto nke usoro electroplating conformal na eserese (b). Site n'ịhụ na mgbakwunye otu nke Cu ions, ọnụ ọgụgụ electroplating na ọnọdụ ọ bụla na oghere site na oghere bụ otu ihe ahụ, ya mere, ọ bụ naanị ọnụ mmiri ka a ga-ahapụ n'ime ya, na ụda efu dị ntakịrị karịa nke usoro electroplating subconformal, ya mere. a na-ejikarị ya eme ihe.
Iji nwetakwuo mmetụta ndochi na-enweghị ihe ọ bụla, a tụpụtara usoro electroplating superconformal iji kwalite usoro electroplating conformal. Dị ka e gosiri na Figure (c), site na ịchịkwa ọkọnọ nke Cu ions, ọnụ ọgụgụ njuputa na ala dị ntakịrị elu karịa nke ahụ n'ọnọdụ ndị ọzọ, si otú ahụ na-eme ka nzọụkwụ gradient nke ndochi njuputa site na ala ruo n'elu iji kpochapụ oke nke aka ekpe kpamkpam. site na conformal electroplating usoro, nke mere na iji nweta kpamkpam ihe efu metal ndochi.
Enwere ike iwere usoro electroplating nke dị n'okpuru dị ka ihe pụrụ iche nke usoro ihe dị oke mma. N'okwu a, ọnụọgụ electroplating ma e wezụga ala na-ebelata ka ọ bụrụ efu, ma ọ bụ naanị electroplating na-eji nwayọọ nwayọọ na-esi na ala ruo n'elu. Na mgbakwunye na uru efu nke usoro electroplating conformal, usoro a nwekwara ike ibelata oge electroplating n'ozuzu ya, ya mere a na-amụ ya n'ọtụtụ ebe n'afọ ndị na-adịbeghị anya.
4. RDL usoro teknụzụ
Usoro RDL bụ teknụzụ bụ isi dị mkpa na usoro nkwakọ ngwaahịa akụkụ atọ. Site na usoro a, enwere ike ịmepụta njikọ ígwè n'akụkụ abụọ nke mkpụrụ iji nweta ebumnuche nkesagharị ọdụ ụgbọ mmiri ma ọ bụ njikọ n'etiti ngwugwu. Ya mere, a na-eji usoro RDL eme ihe na fan-in-fan-out ma ọ bụ usoro nkwakọ ngwaahịa 2.5D/3D.
N'ime usoro nke ịmepụta ngwaọrụ atọ, usoro RDL na-ejikarị ejikọta TSV iji ghọta ụdị ngwaọrụ dị iche iche nke akụkụ atọ.
Enwere usoro RDL abụọ bụ isi ugbu a. Nke mbụ dabere na polymers na-ahụ anya ma jikọta ya na electroplating ọla kọpa na usoro etching; A na-emejuputa nke ọzọ site na iji usoro Cu Damaskọs jikọtara ya na PECVD na chemical mechanical polishing (CMP).
Ihe ndị a ga-ewebata ụzọ usoro nke RDL abụọ a n'otu n'otu.
Usoro RDL dabere na polymer photosensitive ka egosiri na foto dị n'elu.
Nke mbụ, a na-ekpuchi akwa nke PI ma ọ bụ BCB gluu n'elu wafer site na ntụgharị, na mgbe ikpo ọkụ na ọgwụgwọ, a na-eji usoro fotolithography mepee oghere n'ọnọdụ a chọrọ, wee mee etching. Na-esote, mgbe ewepụsịrị fotoresisist, Ti na Cu na-efesa na wafer site na usoro ntinye anụ ahụ (PVD) dịka ihe mgbochi mgbochi na oyi akwa mkpụrụ, n'otu n'otu. Na-esote, a na-emepụta oyi akwa mbụ nke RDL na oyi akwa Ti/C ekpughere site na ijikọta fotolithography na usoro electroplating Cu, wee wepụ fotoresisist ma wepụ Ti na Cu. Tinyegharịa usoro ndị a dị n'elu iji mepụta nhazi RDL ọtụtụ oyi akwa. A na-eji usoro a eme ihe ugbu a na ụlọ ọrụ.
Usoro ọzọ maka imepụta RDL dabere na usoro Cu Damaskọs, nke jikọtara usoro PECVD na CMP.
Ihe dị iche n'etiti usoro a na usoro RDL dabere na polymer photosensitive bụ na na nzọụkwụ mbụ nke ịmepụta oyi akwa ọ bụla, a na-eji PECVD tinye SiO2 ma ọ bụ Si3N4 dị ka ihe mkpuchi mkpuchi, mgbe ahụ, a na-emepụta windo na mkpuchi mkpuchi site na fotolithography na. reactive ion etching, na Ti/Cu mgbochi/mkpụrụ oyi akwa na onye na-eduzi ọla kọpa na-efesa n'otu n'otu, na mgbe ahụ, onye nduzi na- thinned na ọkpụrụkpụ nke chọrọ site CMP usoro, ya bụ, a oyi akwa nke RDL ma ọ bụ site-hole oyi akwa a kpụrụ.
Ọnụọgụ na-esonụ bụ eserese schematic na foto nke akụkụ obe nke RDL multi-layer wuru dabere na usoro Cu Damaskọs. Enwere ike ịhụ na a na-ebu ụzọ jikọọ TSV na oyi akwa V01 site na oghere, wee tinye ya site na ala ruo n'elu n'usoro nke RDL1, site-hole oyi akwa V12, na RDL2.
A na-arụpụta oyi akwa RDL ọ bụla ma ọ bụ site na oghere n'usoro dịka usoro a dị n'elu si dị.Ebe usoro RDL chọrọ iji usoro CMP eme ihe, ọnụ ahịa nrụpụta ya dị elu karịa nke usoro RDL dabere na polymer photosensitive, yabụ ngwa ya dị ntakịrị.
5. IPD usoro teknụzụ
Maka imepụta ngwaọrụ nwere akụkụ atọ, na mgbakwunye na ntinye aka na mgbawa na MMIC, usoro IPD na-enye ụzọ teknụzụ ọzọ na-agbanwe agbanwe.
Ngwa ngwa ngwa ejikọtara ọnụ, nke a makwaara dị ka usoro IPD, jikọta ngwakọta ọ bụla nke ngwaọrụ na-agafe agafe gụnyere inductor on-chip, capacitors, resistors, balun converters, wdg na mkpụrụ dị iche iji mepụta ọba akwụkwọ na-agafe agafe n'ụdị bọọdụ mbufe nwere ike. a ga-akpọ mgbanwe dị ka imewe chọrọ.
Ebe ọ bụ na n'ime usoro IPD, a na-emepụta ngwaọrụ ndị na-agafe agafe ma na-ejikọta ya ozugbo na bọọdụ mbufe, usoro ya dị mfe ma dị ọnụ ala karịa ntinye aka na mgbawa nke ICs, a pụkwara ịmepụta ya n'ihu dị ka ọbá akwụkwọ ngwaọrụ.
Maka nrụpụta ngwaọrụ na-agafe agafe akụkụ atọ nke TSV, IPD nwere ike ịkwụsị ụgwọ ọrụ nke usoro nkwakọ ngwaahịa akụkụ atọ gụnyere TSV na RDL.
Na mgbakwunye na uru ọnụ ahịa, uru ọzọ nke IPD bụ nnukwu mgbanwe ya. Otu n'ime mgbanwe nke IPD na-egosipụta na ụzọ ntinye dị iche iche, dị ka egosiri na foto dị n'okpuru. Na mgbakwunye na ụzọ abụọ bụ isi nke ijikọ IPD ozugbo n'ime ngwugwu ngwugwu site na usoro ntụgharị dị ka egosiri na Figure (a) ma ọ bụ usoro njikọ dị ka egosiri na foto (b), oyi akwa IPD ọzọ nwere ike jikọta na otu oyi akwa. nke IPD dị ka egosiri na Figures (c) (e) iji nweta ọtụtụ ọnụọgụ ngwa ngwa ngwa ngwa.
N'otu oge ahụ, dị ka egosiri na Figure (f), IPD nwere ike ịga n'ihu iji dị ka ihe nkwụnye ọkụ na-eli agbakwunyere mgbawa na ya ozugbo wuo a elu-njupụta usoro.
Mgbe ị na-eji IPD wuo ngwaọrụ ngafe akụkụ atọ, a pụkwara iji usoro TSV na usoro RDL mee ihe. Usoro eruba bụ otu ihe ahụ a kpọtụrụ aha n'elu na usoro nhazi ntinye aka na mgbawa, agaghịkwa eme ya ọzọ; ihe dị iche bụ na ebe ọ bụ na a na-agbanwe ihe ntinye site na mgbawa gaa na nkwụnye nkwụnye, ọ dịghị mkpa ka a tụlee mmetụta nke usoro nkwakọ ngwaahịa atọ na mpaghara na-arụ ọrụ na oyi akwa njikọ. Nke a na-eduga n'ịgbanwe igodo ọzọ nke IPD: enwere ike ịhọrọ ụdị mkpụrụ osisi dị iche iche dịka ihe achọrọ maka ngwaọrụ ndị na-agafe agafe.
The mkpụrụ ihe dị maka IPD bụghị nanị nkịtị semiconductor substrate ihe dị ka Si na GaN, kamakwa Al2O3 ceramik, ala-okpomọkụ / elu-okpomọkụ co-chụọ n'ọrụ ceramics, iko substrates, wdg. Nke a mma n'ụzọ dị irè gbasaa imewe mgbanwe nke passive. ngwaọrụ ndị IPD jikọtara.
Dịka ọmụmaatụ, usoro inductor nke nwere akụkụ atọ jikọtara ya na IPD nwere ike iji mkpụrụ okwu iko mee ka arụmọrụ nke inductor dịkwuo mma. N'adịghị ka echiche nke TSV, a na-akpọkwa oghere ndị a na-eme na iko iko (TGV). Foto nke inductor akụkụ atọ emepụtara dabere na usoro IPD na TGV na foto dị n'okpuru. Ebe ọ bụ na ihe mgbochi nke iko iko dị elu karịa nke ihe semiconductor a na-ahụkarị dị ka Si, TGV nwere akụkụ atọ nwere ihe mkpuchi ka mma, na ntinye ntinye nke mmetụta parasitic na-akpata na ugboro dị elu dị ntakịrị karịa nke ihe inductor akụkụ atọ nke TSV.
N'aka nke ọzọ, metal-insulator-metal (MIM) capacitors nwekwara ike arụpụtara na iko mkpụrụ IPD site a mkpa film ntinye usoro, na interconnected na TGV atọ akụkụ inductor na-etolite a atọ akụkụ passive nzacha Ọdịdị. Ya mere, usoro IPD nwere ikike ngwa ngwa dị ukwuu maka ịmepụta ngwaọrụ ọhụrụ nwere akụkụ atọ.
Oge nzipu: Nov-12-2024