Išsamus lustų gamybos proceso (2/2) paaiškinimas: nuo vaflių iki pakuotės ir bandymų

Kiekvieno puslaidininkinio produkto gamybai reikia šimtų procesų, o visas gamybos procesas yra padalintas į aštuonis veiksmus:Vaflių apdorojimas - oksidacija - fotolitografija - ėsdinimas - plonas plėvelės nusėdimas - sujungimas - Testavimas - pakuotė.

---

5 žingsnis: Plonas plėvelės nusėdimas

Norėdami sukurti mikrolaidėlynus lusto viduje, turime nuolat dėti plonų plėvelių sluoksnius ir pašalinti dalių perteklių ėsdindami, taip pat pridėti keletą medžiagų, kad atskirtų skirtingus įrenginius. Kiekvienas tranzistoriaus ar atminties ląstelė yra sukurta žingsnis po žingsnio per aukščiau pateiktą procesą. „Plona plėvelė“, apie kurią mes čia kalbame, reiškia „plėvelę“, kurio storis yra mažesnis nei 1 mikronas (μm, viena milijonas metrų), kurio negalima gaminti įprastais mechaninio apdorojimo metodais. Filmo, kuriame yra reikiamų molekulinių ar atominių vienetų ant vaflinio, įdėjimo procesas yra „nusėdimas“.

Norėdami suformuoti daugiasluoksnę puslaidininkių struktūrą, pirmiausia turime pagaminti prietaiso krūvą, tai yra pakaitomis sukrauti kelis plonų metalo (laidžių) plėvelių sluoksnius ir dielektrines (izoliacines) plėveles ant vaflio paviršiaus, o po to nuimkite perteklių per pakartotinius ėsdinimo procesus, kad būtų sudaryta trijų matmenų struktūra. Technikos, kurios gali būti naudojamos nusodinimo procesams, yra cheminis garų nusėdimas (CVD), atominio sluoksnio nusėdimas (ALD) ir fizinis garų nusėdimas (PVD), o metodus, naudojant šiuos metodus, galima suskirstyti į sausą ir drėgną nusėdimą.

Cheminis garų nusėdimas (CVD)

Cheminiuose garų nusėdime pirmtako dujos reaguoja reakcijos kameroje, kad sudarytų ploną plėvelę, pritvirtintą prie vaflio paviršiaus ir šalutinių produktų, kurie pumpuojami iš kameros. Plazmoje patobulintas cheminio garų nusėdimas naudojamas plazmoje, kad būtų galima sugeneruoti reaguojančias dujas. Šis metodas sumažina reakcijos temperatūrą, todėl jis yra idealus temperatūrai jautrioms struktūroms. Naudojant plazmą taip pat gali sumažinti nusėdimų skaičių, dažnai sukeldamas aukštesnės kokybės plėveles.

Atominio sluoksnio nusėdimas (ALD)

Atominio sluoksnio nusėdimas sudaro plonas plėveles, nusodindamas tik keletą atominių sluoksnių vienu metu. Šio metodo raktas yra ciklo nepriklausomiems veiksmams, kurie atliekami tam tikra tvarka, ir išlaikyti gerą valdymą. Pirmasis žingsnis yra vaflinio paviršiaus padengimas pirmtaku, o po to įvedamos skirtingos dujos, kad reaguotų su pirmtaku, kad susidarytų norima medžiaga ant vaflinio paviršiaus.

Fizinis garų nusėdimas (PVD)

Kaip rodo pavadinimas, fizinis garų nusėdimas reiškia plonų plėvelių susidarymą fizinėmis priemonėmis. Dulkinimasis yra fizinio garų nusėdimo metodas, kuris naudoja argono plazmą, kad būtų galima purškti atomus iš taikinio, ir nusodinti juos ant vaflio paviršiaus, kad susidarytų plona plėvele. Kai kuriais atvejais nusėdusi plėvelė gali būti apdorota ir patobulinta naudojant tokius metodus kaip ultravioletinis šiluminis apdorojimas (UVTP).

6 žingsnis: sujungimas

Puslaidininkių laidumas yra tarp laidininkų ir ne laidų (t. Y. Izoliatorių), kurie leidžia mums visiškai kontroliuoti elektros srautą. Vaflių pagrindu sukurta litografija, ėsdinimo ir nusėdimo procesai gali sukurti komponentus, tokius kaip tranzistoriai, tačiau juos reikia prijungti, kad būtų galima perduoti ir priimti galią ir signalus.

Metalai naudojami grandinės sujungimui dėl jų laidumo. Puslaidininkams naudojami metalai turi atitikti šias sąlygas:

· Mažas varža: Kadangi metalo grandinės turi praeiti srovę, jose esantys metalai turėtų turėti mažą atsparumą.

· Termocheminis stabilumas: Metalo medžiagų savybės metalo sujungimo proceso metu turi likti nepakitusios.

· Didelis patikimumas: Tobulėjant integruota grandinės technologijai, net nedideli metalų sujungtų medžiagų kiekiai turi būti pakankamai patvarūs.

· Gamybos išlaidos: Net jei įvykdytos pirmosios trys sąlygos, materialinės išlaidos yra per didelės, kad patenkintų masinės gamybos poreikius.

Sujungimo procese daugiausia naudojamos dvi medžiagos - aliuminis ir varis.

Aliuminio sujungimo procesas

Aliuminio sujungimo procesas prasideda nuo aliuminio nusėdimo, fotoresisto taikymo, ekspozicijos ir vystymosi, po to ėsdinant, kad būtų galima selektyviai pašalinti bet kokį aliuminio perteklių ir fotorezistą prieš įvedant oksidacijos procesą. Atlikus aukščiau pateiktus veiksmus, fotolitografija, ėsdinimo ir nusėdimo procesai kartojami, kol sujungimas bus baigtas.

Be puikaus laidumo, aliuminį taip pat lengva fotolitografija, ėsdinimas ir indėlis. Be to, jis turi pigų ir gerą sukibimą su oksido plėvele. Jo trūkumai yra tai, kad lengva koroduoti ir turi žemą lydymosi tašką. Be to, norint išvengti aliuminio reagavimo su siliciu ir sukeldami ryšio problemas, metalo nuosėdos turi būti dedami į atskirą aliuminį nuo vaflio. Šis telkinys vadinamas „barjeriniu metalu“.

Aliuminio grandinės susidaro nusėdus. Po vaflių įeinant į vakuuminę kamerą, plona plėvelė, suformuota iš aliuminio dalelių, prilips prie vaflio. Šis procesas vadinamas „garų nusėdimu (VD)“, kuris apima cheminį garų nusėdimą ir fizinio garų nusėdimą.

Vario sujungimo procesas

Kai puslaidininkių procesai tampa sudėtingesni, o prietaisų dydžiai susitraukia, aliuminio grandinių jungties greitis ir elektrinės savybės nebėra tinkamos, o nauji laidininkai, atitinkantys dydžio ir išlaidų reikalavimus. Pirmoji priežastis, dėl kurios varis gali pakeisti aliuminį, yra ta, kad jis turi mažesnį pasipriešinimą, o tai leidžia greitesnį įrenginio ryšio greitį. Varis taip pat yra patikimesnis, nes jis yra atsparesnis elektromigracijai, metalo jonų judėjimas, kai srovė teka per metalą nei aliuminis.

Tačiau varis lengvai nesudaro junginių, todėl sunku išgarinti ir pašalinti iš vaflinio paviršiaus. Norėdami išspręsti šią problemą, užuot išgravię vario, mes depozuojame ir išgraviame dielektrines medžiagas, kurios sudaro metalo linijų modelius, susidedančius iš tranšėjų ir vias, jei reikia, ir tada užpildykite minėtus „modelius“ vario, kad pasiektumėte sujungimą, procesą, vadinamą „Damashene“.

Vario atomams ir toliau dielektrikai, pastarojo izoliacija mažėja ir sukuria barjerinį sluoksnį, blokuojantį vario atomus nuo tolesnės difuzijos. Tada ant barjerinio sluoksnio susidaro plonas vario sėklų sluoksnis. Šis žingsnis leidžia elektropliuoti, tai yra aukšto lygio santykio modelių užpildymas vario. Po užpildymo vario perteklių galima pašalinti metaliniu cheminiu mechaniniu poliravimu (CMP). Pasibaigus oksido plėvelei, galima nusodinti, o plėvelę perteklių galima pašalinti fotolitografijos ir ėsdinimo procesais. Aukščiau pateiktą procesą reikia pakartoti, kol vario sujungimas bus baigtas.

Remiantis aukščiau pateiktu palyginimu, galima pastebėti, kad skirtumas tarp vario sujungimo ir aliuminio sujungimo yra tas, kad vario perteklius pašalinamas metalo CMP, o ne ėsdinimu.

7 žingsnis: testavimas

Pagrindinis testo tikslas yra patikrinti, ar puslaidininkio lusto kokybė atitinka tam tikrą standartą, kad būtų pašalintas sugedęs produktas ir pagerinamas lusto patikimumas. Be to, išbandyti trūkumai neįveds pakuotės veiksmo, kuris padeda sutaupyti išlaidų ir laiko. Elektroninis štampo rūšiavimas (EDS) yra vaflių bandymo metodas.

EDS yra procesas, kuris patikrina kiekvienos lusto elektrines charakteristikas vaflių būsenoje ir taip pagerina puslaidininkio išeigą. ED gali būti suskirstytas į penkis žingsnius, taip:

01 Elektros parametrų stebėjimas (EPM)

EPM yra pirmasis puslaidininkių lustų bandymo žingsnis. Šis žingsnis patikrins kiekvieną įrenginį (įskaitant tranzistorius, kondensatorius ir diodus), reikalingas puslaidininkių integruotoms grandinėms, siekiant užtikrinti, kad jų elektriniai parametrai atitiktų standartus. Pagrindinė EPM funkcija yra pateikti išmatuotus elektrinius charakteristikų duomenis, kurie bus naudojami siekiant pagerinti puslaidininkių gamybos procesų ir produkto veikimo efektyvumą (ne aptikti sugedusius produktus).

02 Vaflių senėjimo testas

Puslaidininkių defektų greitis kyla iš dviejų aspektų, būtent dėl ​​gamybos defektų greičio (didesnis ankstyvoje stadijoje) ir viso gyvenimo ciklo defektų greitis. Vaflių senėjimo testas reiškia vaflio bandymą esant tam tikroje temperatūros ir kintamos/nuolatinės srovės įtampoje, kad būtų galima sužinoti produktus, kurie gali turėti defektų ankstyvoje stadijoje, tai yra, pagerinti galutinio produkto patikimumą, atradus galimus trūkumus.

03 aptikimas

Senėjimo testą baigus, puslaidininkio lustą reikia prijungti prie bandymo įtaiso su zondo kortele, o tada vaflyje galima atlikti temperatūros, greičio ir judesio testus, kad būtų galima patikrinti atitinkamas puslaidininkių funkcijas. Norėdami sužinoti konkrečius bandymo veiksmus, skaitykite lentelėje.

04 remontas

Remontas yra svarbiausias bandymo žingsnis, nes kai kuriuos sugedusius lustus galima taisyti pakeičiant probleminius komponentus.

05 taškymas

Lustai, kurie nepavyko atlikti elektros bandymo, buvo sutvarkyti ankstesniais etapais, tačiau jas vis tiek reikia pažymėti, kad juos atskirtų. Anksčiau mums reikėjo pažymėti sugedusius lustus su specialiu rašalu, kad įsitikintume, jog juos galima atpažinti plika akimi, tačiau dabar sistema juos automatiškai rūšiuoja pagal bandymo duomenų vertę.

8 žingsnis: pakuotė

Po ankstesnių kelių procesų vaflis sudarys vienodo dydžio kvadratinius lustus (dar vadinamus „vienkartiniais lustais“). Kitas dalykas, kurį reikia padaryti, yra gauti atskiras lustus pjaustant. Naujai supjaustyti traškučiai yra labai trapūs ir negali keistis elektriniais signalais, todėl juos reikia apdoroti atskirai. Šis procesas yra pakuotė, kuri apima apsauginį apvalkalą už puslaidininkio drožlės ribų ir leisti jiems keistis elektriniais signalais iš išorės. Visas pakavimo procesas yra padalintas į penkis žingsnius, būtent vaflių pjovimą, vieno lusto tvirtinimo, sujungimo, liejimo ir pakavimo bandymų.

01 Vaflių pjovimas

Norėdami sumažinti daugybę tankiai išdėstytų traškučių iš vaflio, pirmiausia turime atsargiai „šlifuoti“ vaflio užpakalinę dalį, kol jo storis patenkins pakavimo proceso poreikius. Po šlifavimo mes galime supjaustyti raštininko liniją ant vaflio, kol puslaidininkio lustas bus atskirtas.

Yra trys vaflinių pjovimo technologijos tipai: ašmenų pjaustymas, pjaustymas lazeriu ir pjaustymas plazmoje. Ašmenų pjaustymai yra deimantinio peiliuko panaudojimas vafliui supjaustyti, o tai yra linkusi į trinties šilumą ir šiukšles ir taip sugadinti vaflį. Lazerio pjūviai turi didesnį tikslumą ir gali lengvai valdyti plono storio ar mažų rašmenų linijų tarpus. Plazmos supjaustytose plazmoje naudojamas plazmos oforto principas, todėl ši technologija taip pat taikoma, net jei tarpinių raštininkų linijos tarpai yra labai maži.

02 Vieno vaflių priedas

Po to, kai visos traškučiai yra atskirti nuo vaflio, turime pritvirtinti atskirus lustus (pavienius vaflius) prie substrato (švino rėmo). Substrato funkcija yra apsaugoti puslaidininkių lustus ir suteikti jiems galimybę keistis elektriniais signalais su išorinėmis grandinėmis. Skystiems ar kietajam juostos klijams gali būti naudojami drožlėms pritvirtinti.

03 sujungimas

Pritvirtinę lustą prie substrato, taip pat turime sujungti dviejų kontaktinius taškus, kad pasiektume elektros signalo mainus. Šiame etape galima naudoti du sujungimo metodus: vielos surišimas naudojant plonus metalinius laidus ir apverstų lusto surišimą naudojant sferinius aukso blokus arba skardos blokus. Vielos surišimas yra tradicinis metodas, o „Flip Chip“ surišimo technologija gali pagreitinti puslaidininkių gamybą.

04 Formavimas

Užbaigus puslaidininkio lusto sujungimą, reikalingas formavimo procesas, norint pridėti pakuotę į lusto išorę, kad būtų apsaugota puslaidininkių integruota grandinė nuo išorinių sąlygų, tokių kaip temperatūra ir drėgmė. Prireikus pagaminus pakuotės formą, turime sudėti puslaidininkio drožlę ir epoksidinį liejimo junginį (EMC) į formą ir užklijuoti jį. Užtvarkytas lustas yra galutinė forma.

05 pakavimo testas

Lustai, kurie jau turėjo savo galutinę formą, taip pat turi išlaikyti galutinį defektų testą. Visi baigti puslaidininkių lustai, įvedantys galutinį bandymą, yra baigti puslaidininkių lustai. Jie bus dedami į bandymo įrangą ir nustatys įvairias sąlygas, tokias kaip įtampa, temperatūra ir drėgmė elektros, funkciniams ir greičio bandymams. Šių testų rezultatai gali būti naudojami norint rasti defektus ir pagerinti produkto kokybę bei gamybos efektyvumą.

Pakuočių technologijos raida

Mažėjant lusto dydžiui ir didėjant našumo reikalavimams, pakuotėms per pastaruosius kelerius metus pakuotė buvo padaryta daug technologinių naujovių. Kai kurios į ateitį orientuotos pakavimo technologijos ir sprendimai apima nusodinimo naudojimą tradiciniams galiniams procesams, tokiems kaip vaflių lygio pakuotė (WLP), mušimo procesai ir perskirstymo sluoksnio (RDL) technologija, taip pat oforto ir valymo technologijos, skirtos priekinių vėjų gamybai.

Kas yra pažengusi pakuotė?

Tradicinė pakuotė reikalauja, kad kiekviena lusta būtų iškirpta iš vaflio ir įdėta į formą. Vaflių lygio pakuotė (WLP) yra pažangios pakuočių technologijos rūšis, kuri nurodo tiesiogiai pakuoti lustą vis dar ant vaflinio. WLP procesas yra pirmiausia pakuoti ir išbandyti, o po to atskirti visus suformuotus lustus nuo vaflinio vienu metu. Palyginti su tradicinėmis pakuotėmis, WLP pranašumas yra mažesnės gamybos išlaidos.

Išplėstinę pakuotę galima suskirstyti į 2D pakuotę, 2,5D pakuotę ir 3D pakuotes.

Mažesnė 2D pakuotė

Kaip minėta anksčiau, pagrindinis pakavimo proceso tikslas apima puslaidininkio lusto signalo siuntimą į išorę, o ant vaflio suformuotų iškilimų yra kontaktiniai taškai įvesties/išvesties signalams. Šie iškilimai yra suskirstyti į ventiliatorių ir ventiliatorių. Buvęs ventiliatoriaus formos yra lusto viduje, o antrasis ventiliatoriaus formos yra už lusto diapazono ribų. Mes vadiname įvesties/išvesties signalo I/O (įvesties/išvesties), o įvesties/išvesties skaičius vadinamas I/O skaičiumi. I/O skaičius yra svarbus pagrindas nustatyti pakavimo metodą. Jei I/O skaičius yra mažas, naudojama ventiliatoriaus pakuotė. Kadangi lusto dydis po pakuotės daug nesikeičia, šis procesas taip pat vadinamas lustų skalės pakuotėmis (CSP) arba vaflių lygio lustų skalės pakuote (WLCSP). Jei I/O skaičius yra didelis, dažniausiai naudojama ventiliatoriaus pakuotė, taip pat reikalingi ne tik perdirbimo sluoksniai (RDL), bet ir, kad būtų galima įjungti signalo maršrutą. Tai yra „ventiliatoriaus vaflių lygio pakuotė („ Fowlp “)“.

2,5D pakuotė

2.5D pakavimo technologija gali sudėti dvi ar daugiau rūšių lustų į vieną pakuotę, tuo pačiu leisdama nukreipti signalus į šoną, o tai gali padidinti pakuotės dydį ir našumą. Plačiausiai naudojamas 2.5D pakavimo būdas yra atminties ir loginių lustų įdėti į vieną paketą per silicio interpozerį. 2.5D pakuotėms reikalingos pagrindinės technologijos, tokios kaip „Silicon VIA“ (TSV), mikroumponos ir smulkiųjų taškų RDL.

3D pakuotė

3D pakavimo technologija gali sudėti dvi ar daugiau rūšių lustų į vieną pakuotę, tuo pačiu leisdama nukreipti signalus vertikaliai. Ši technologija yra tinkama mažesniems ir didesniems I/O skaičiaus puslaidininkių lustai. TSV gali būti naudojamas žetonams, turintiems didelį I/O skaičių, o vielos surišimas gali būti naudojamas lustuose su mažu I/O skaičiumi, ir galiausiai sudaro signalo sistemą, kurioje lustai išdėstomi vertikaliai. Pagrindinės technologijos, reikalingos 3D pakuotėms, apima TSV ir mikrokošimo technologiją.

Iki šiol aštuoni puslaidininkių produktų gamybos „vaflių apdorojimas - oksidacija - fotolitografija - ėsdinimas - plonos plėvelės nusėdimas - sujungimas - bandymai - pakuotė“ buvo visiškai įvesti. Nuo „smėlio“ iki „lustų“ puslaidininkių technologija atlieka tikrą „Sastons Turnings“ versiją auksu.

---

„Vetek Semiconductor“ yra profesionalus kinų gamintojasTantalo karbido danga, Silicio karbido danga, Specialus grafitas, Silicio karbido keramikairKita puslaidininkinė keramika. „Vetek Semiconductor“ yra įsipareigojęs pateikti patobulintus sprendimus įvairiems „SiC Wafer“ produktams puslaidininkių pramonei.

Jei jus domina aukščiau išvardyti produktai, nedvejodami susisiekite su mumis tiesiogiai.  

Mob: +86-180 6922 0752

„WhatsApp“: +86 180 6922 0752

El. Paštas: anny@veteksemi.com