ТСВ и TGV Технологии: Ключи к открытию новой эры 3D-упаковки

Технология упаковки, как один из основных процессов в полупроводниковой промышленности, стал свидетелем тенденции миниатюризации, высокая плотность, и многофункциональность в электронных продуктах. От упаковки со сквозными отверстиями до упаковки для поверхностного монтажа, а затем в BGA, CSP, СКМ, МСМ, WLP, 3D упаковка, и SIP, Каждое достижение в технологии упаковки приводило к значительным скачкам в производстве электронных продуктов.. Среди этих упаковочных технологий, Через кремний через (ТСВ) и через стекло через (ТГВ) технологии, несомненно, являются двумя ключевыми ключами к открытию новой эры 3D-упаковки..

3D Упаковка: Формы и способы соединения

3Упаковка D в основном подразделяется на три типа.: заглубленный тип, тип активной подложки, и штабелированного типа. Заглубленный тип позволяет спрятать устройства внутри многослойной проводки или в подложке.. Тип активной подложки сначала объединяет компоненты с подложкой пластины, образуя активную подложку., а затем организует многоуровневые межсоединения. Многослойный тип предполагает укладку кремниевых пластин или чипов.. 3Методы соединения D включают проволочное соединение., флип-чип, ТСВ, и тонкопленочные проводники. Среди них, TSV обеспечивает вертикальное соединение между чипами, служит важной технологией для достижения миниатюризации, высокая плотность, высокопроизводительный, и многофункциональность в упаковке с гетерогенной структурой.

ТСВ Технология: Процессы и производственный поток

Технология TSV создает вертикальные сигнальные пути через подложку., подключение РДЛ (Уровень перераспределения) вверху и внизу подложки, формирование трехмерного проводникового пути. На основе последовательности с передним концом строки (МЯСО) и конец линии (БЕОЛ) процессы, Процессы TSV можно разделить на три основных производственных потока.: ВиаФерст, ЧерезСредний, и Виаласт.

Через процесс травления

Процесс сквозного травления имеет решающее значение для изготовления структур TSV.. В настоящее время, существует четыре основных процесса травления: Глубокое реактивное ионное травление (ТРИ), мокрое травление, Фотоассистированное электрохимическое травление (МИР), и лазерное бурение.

ТРИ

Наиболее часто используемый процесс травления TSV для достижения высокого соотношения сторон структур.. Процесс Боша, улучшенная версия DRIE, использует газы SF6 и C4F8 для защиты пассивации боковин, подходит для травления переходных отверстий с высоким соотношением сторон. Однако, Процессы DRIE приводят к плохой гладкости боковин., образование гребешковых дефектов.

Мокрое травление

Сочетает маску с химическим травлением., делая процесс простым и подходящим для недорогого массового производства. Однако, из-за влияния кристаллографической ориентации кремниевой пластины, протравленные переходные отверстия не вертикальны, ограничение его применения.

МИР

Использует ультрафиолет для ускорения генерации электронно-дырочных пар., ускорение процесса электрохимического травления, подходит для травления структур со сверхвысоким аспектным соотношением, но с более слабой управляемостью глубины травления.

Лазерное сверление

Использует высокоэнергетические лазерные лучи для плавления и испарения материалов в указанной области., формирование высокого соотношения сторон, вертикальное отверстие в боковой стенке, но стенки отверстий подвержены тепловым повреждениям, влияющим на надежность.

Процесс нанесения вкладыша

Процесс нанесения лайнера выполняется после травления.. Нанесенный лайнерный слой, обычно оксид, такой как SiO2, служит для изоляции утечки постоянного тока. Процесс осаждения должен соответствовать требованиям к напряжению пробоя изолирующего слоя и обеспечивать прочную консистенцию и хорошую адгезию между слоями..

ПЭЦВД

Используется для нанесения SiO2 или SiNx в качестве изолирующего слоя., подходит для процессов ViaMiddle и ViaLast, обеспечение совместимости с материалами BEOL.

АЛД

Наносит Al2O3 для получения более плотного изолирующего слоя..

Процесс заливки металла

Процесс заполнения TSV определяет качество TSV., основным материалом является гальваническая медь.. На основе различий в распределении скорости гальванического покрытия., его можно разделить на субконформные, конформный, суперконформный, и методы гальваники снизу вверх..

Конформная гальваника

Обеспечивает равномерное пополнение ионов Cu., обеспечение одинаковой скорости гальванического покрытия во всех положениях внутри переходного отверстия., оставив внутри только один шов.

Суперконформная гальваника

Контролируя подачу ионов Cu, нижняя скорость заполнения немного выше, чем у других позиций, устранение швов и достижение заполнения без пустот.

Гальваника снизу вверх

Скорость гальванического покрытия снижается до нуля, за исключением нижней части., постепенное гальваническое покрытие снизу вверх, сокращение времени гальванизации.

Технология процесса РДЛ

Технология RDL является важной базовой технологией в 3D-упаковке., используется для создания металлических межсоединений для переназначения портов или соединения между пакетами. Существует два основных процесса RDL.: на основе светочувствительных полимеров и дамасской меди.

Процесс RDL на основе светочувствительных полимеров

Включает в себя центрифугирование смолы PI или BCB., фотолитография, травление, PVD-напыление барьерных/затравочных слоев Ti/Cu, и объединение фотолитографии с гальванопокрытием меди для производства RDL..

С Дамасским процессом

Сначала наносится SiO2 или Si3N4 в качестве изолирующего слоя., формирует окна посредством фотолитографии и травления, Ti/Cu распылители, и использует CMP для уменьшения до желаемой толщины.

Процесс IPD и технология TGV: Новый путь для пассивных 3D-устройств

Интегрированное пассивное устройство (ИПД) Процесс формирует библиотеку пассивных устройств, которую можно вызывать по мере необходимости путем интеграции пассивных устройств на отдельную подложку.. IPD предлагает преимущества низкой стоимости и высокой гибкости., особенно подходит для производства пассивных устройств TSV 3D. IPD может использовать различные материалы подложки., включая Си, ГаН, керамика Al2O3, стеклянные подложки, и т. д., расширение гибкости дизайна.

3Индукторы D, изготовленные на основе процессов IPD и TGV, обладают превосходными изоляционными характеристиками благодаря гораздо более высокому удельному сопротивлению стеклянных подложек по сравнению с обычными полупроводниковыми материалами., что приводит к низким вносимым потерям. Кроме того, Конденсаторы MIM могут быть изготовлены на IPD со стеклянной подложкой., соединены между собой с 3D-индукторами TGV для формирования трехмерных пассивных фильтрующих структур..

Заключение

Как ключевые технологии в 3D-упаковке, Технологии TSV и TGV не только стимулировали инновации в технологии изготовления полупроводниковых корпусов, но и обеспечили мощную поддержку миниатюризации., высокая плотность, и высокая производительность электронных продуктов. Благодаря постоянному технологическому развитию, TSV и TGV будут играть все более важную роль в будущих электронных продуктах., открывая новую эру 3D-упаковки. Благодаря постоянным исследованиям и инновациям, у нас есть основания полагать, что технологии TSV и TGV сделают людей более умными., удобнее, и эффективный электронный образ жизни.