Ko te hangarau whakakakahu tetahi o nga tikanga tino nui i roto i te umanga semiconductor. E ai ki te ahua o te kete, ka taea te wehea ki roto i te kete turanga, te mokihi maunga mata, te kete BGA, te rahi o te maramara (CSP), te mokete maramara kotahi (SCM, te mokowhiti i waenga i te waea i runga i te papa taiawhio (PCB) me nga whakataetae papa papa taiawhio (IC) papaa, te mokihi kōwae maramara maha (MCM, ka taea te whakauru i nga maramara rerekee), te paanui taumata angiangi (WLP, tae atu ki te mokihi taumata angiangi-kore (FOWLP), te maunga moroiti. nga waahanga (microSMD), me etahi atu), te kete toru-ahu (te mokihi honohono micro, te putea honohono TSV, me etahi atu), te putea punaha (SIP), te punaha maramara (SOC).
Ko nga ahua o te kohinga 3D e tino wehewehea ana ki nga waahanga e toru: te momo tanu (te tanu i te taputapu i roto i nga waea maha-papanga, i tanumia ranei ki roto i te taputapu), te momo taputapu kaha (te whakaurunga angiangi silicon: tuatahi whakauru i nga waahanga me te taputapu angiangi hei hanga i tetahi taputapu kaha. ; ka whakarite i nga raina honohono-maha, ka whakahiato i etahi atu maramara, waahanga ranei ki te paparanga o runga) me te momo tapae (nga angiangi hiona kua tapae ki te silicon he angiangi, he maramara kua taia ki te kirikiri angiangi, me nga maramara kua tapae ki te maramara).
Ko nga tikanga honohono 3D ko te hono waea (WB), te maramara takahuri (FC), na roto i te silicon ma (TSV), te kaiwhakahaere kiriata, aha atu.
Ka mohio a TSV i te hononga poutū i waenga i nga maramara. I te mea ko te raina honohono poutū te tawhiti poto me te kaha teitei ake, he maamaa ake te mohio ki te miniaturization, te kiato teitei, te mahi teitei, me te kohinga hanganga heterogeneous multifunctional. I te wa ano, ka taea ano e ia te honohono i nga maramara o nga rauemi rereke;
I tenei wa, e rua nga momo hangarau whakangao microelectronics e whakamahi ana i te tukanga TSV: te takai ara iahiko toru-ahu (3D IC integration) me te toru-ahu te takai hiraka (3D Si integration).
Ko te rereketanga i waenga i nga ahua e rua ko:
(1) Ko te takai ara iahiko 3D e hiahia ana kia rite nga hiko maramara ki roto i nga putunga, a ka honoa nga puku (ka herea e te hononga, te whakakotahi, te welding, me etahi atu), ko te kohinga silicon 3D he hononga tika i waenga i nga maramara (hononga i waenga i te waikura me te Cu. -Cu hononga).
(2) Ko te hangarau whakauru ara iahiko 3D ka taea ma te hono i waenga i nga wafers (3D circuit packaging, 3D silicon packaging), i te mea ko te hononga maramara ki te maramara me te hononga maramara-ki-wafer ka taea anake ma te kohinga arahiko 3D.
(3) He waahi kei waenganui i nga maramara kua whakaurua e te 3D taiawhio takataka mahi, me whakakiia nga rauemi dielectric ki te whakatika i te kawe i te waiariki me te whakareatanga whakareatanga o te waiariki o te punaha ki te whakarite i te pumau o nga taonga miihini me te hiko o te punaha; karekau he waahi i waenga i nga maramara kua whakauruhia e te 3D silicon packaging process, me te iti o te kaha o te kaha, te rōrahi, me te taumaha o te maramara, me te pai o te mahi hiko.
Ka taea e te tukanga TSV te hanga i te ara tohu poutū i roto i te tïpako me te hono i te RDL ki runga me raro o te tïpako ki te hanga i te ara kawe toru-ahu. Na reira, ko te tukanga TSV tetahi o nga kohatu kokonga nui mo te hanga i te hanganga taputapu hiko e toru-ahu.
E ai ki te ota i waenga i te pito o mua o te raina (FEOL) me te pito o muri o te raina (BEOL), ka taea te wehewehe i te tukanga TSV ki nga tukanga hanga auraki e toru, ara, ma te tuatahi (ViaFirst), ma te waenganui (Via Middle) me mā te tukanga whakamutunga (Mia Whakamutunga), e whakaatuhia ana i te ahua.
1. Ma te mahi tarai
Ko te mahinga ma te tarai te mea matua ki te hanga hanganga TSV. Ma te kowhiri i te mahi tarai tika ka taea te whakapai ake i te kaha miihini me nga taonga hiko o TSV, me te hono atu ki te pono o nga taputapu ahu-toru TSV.
I tenei wa, e wha nga TSV auraki na roto i nga tikanga tarai: Deep Reactive Ion Etching (DRIE), makutu maku, whakaahua-awhina hiko hiko (PAECE) me te keri taiaho.
(1) Hohonu Reactive Ion Etching (DRIE)
Ko te whakamaarama katote hohenga hohonu, e mohiotia ana ko te tukanga DRIE, ko te mahinga TSV e whakamahia nuitia ana, e whakamahia nuitia ana ki te mohio ki te TSV ma nga hanganga me te owehenga teitei. Ka taea e nga mahi tarai plasma tuku iho te hohonu o te maha o nga microns, me te iti o te reeti tarai me te kore o te whiriwhiri kanohi kanohi. I mahia e Bosch nga whakapainga o nga mahi i runga i tenei kaupapa. Ma te whakamahi i te SF6 hei hau tauhohenga me te tuku hau C4F8 i te wa o te mahi tarai hei whakamarumaru mo nga pakitara taha, he pai te mahi DRIE pai ake mo te tarai i te owehenga teitei. Na reira, ka kiia ano ko te tukanga Bosch i muri i tana kaihanga.
Ko te ahua kei raro nei he whakaahua o te owehenga teitei na te hanga ma te tarai i te tukanga DRIE.
Ahakoa e whakamahia nuitia ana te tukanga DRIE i roto i te tukanga TSV na te pai o te whakahaere, ko tana ngoikoretanga ko te papatahi o te taha taha he ngoikore, ka puta nga koha korukoru-ahua. He mea nui ake tenei koha i te wa e tarai ana i te owehenga teitei o te vias.
(2) Te tarai maku
Ka whakamahia e te wete etching te whakakotahitanga o te kanohi kanohi me te matū hei tarai i roto i nga rua. Ko te otinga tarai e whakamahia nuitia ana ko KOH, ka taea te tarai i nga tuunga ki runga i te taputapu silicon kaore i te parea e te kanohi kanohi, na reira ka hanga i te hanganga o roto-poka e hiahiatia ana. Ko te wete wet te mahi whakairo ma roto-poka tuatahi i whakawhanakehia. I te mea he ngawari noa iho ona takahanga me nga taputapu e hiahiatia ana, he pai mo te hanga papatipu TSV i te utu iti. Heoi ano, ka whakatauhia e tana tikanga tarai matū ko te kohao i hangaia e tenei tikanga ka pangia e te ahua o te karaihe o te angiangi silicon, ka kore e poutū te kohao ma roto i te kohao engari ka kitea he ahuatanga o te whanui o runga me te whaiti o raro. Ko tenei koha ka whakawhāiti i te whakamahinga o te tarai maku i roto i te hanga TSV.
(3) Awhina whakaahua matū hiko (PAECE)
Ko te maataapono taketake o te whakamaarama hiko-a-whakaahua (PAECE) ko te whakamahi i te rama ultraviolet ki te whakatere i te whakatipuranga o nga takirua irahiko-poka, na reira ka whakatere ake i te mahi tarai hiko. Ka whakatauritea ki te tukanga DRIE e whakamahia nuitia ana, he pai ake te tukanga PAECE mo te tarai i te owehenga ahua-nui-nui-a-roto i roto i te kohao nui ake i te 100:1, engari ko tana ngoikoretanga he ngoikore ake i te DRIE te mana whakahaere o te hohonu o te tarai, a ka taea e ana hangarau. me rangahau ano me te whakapai ake i te tukanga.
(4) Te keri taiaho
He rereke mai i nga tikanga e toru i runga ake nei. Ko te tikanga keri taiaho he tikanga tino tinana. Ko te nuinga o te whakamahi i te irradiation taiaho teitei-kaha ki te whakarewa me te whakaeto i te rauemi tïpako i roto i te rohe i tohua kia mohio-a-tinana te hanga o roto-poka o TSV.
Ko te kohao i hangaia e te keri taiaho he nui te owehenga o te taha, he poutū te taha taha. Heoi, i te mea ka whakamahia e te keri taiaho te whakamahana o te rohe ki te hanga i te poka-a-roto, ka pa kino te pakitara kohao o TSV i te kino o te waiariki me te whakaiti i te pono.
2. Te tukanga whakatakoto paparanga riki
Ko tetahi atu hangarau matua mo te hanga TSV ko te tukanga whakatakoto paparanga raina.
Ka mahia te tukanga waipara paparanga i muri i te tarai o te kohao. He waikura te paparanga rewa i whakatakotohia penei i te SiO2. Ko te paparanga raina kei waenga i te kaitakawaenga o roto o te TSV me te tïpako, a ko te nuinga o te mahi ki te wehe i te rerenga o naianei DC. I tua atu i te whakatakoto i te waikura, te arai me nga paparanga kakano e hiahiatia ana mo te whakakii i nga kaiarahi i nga mahi e whai ake nei.
Ko te paparanga raina i hangaia me tutuki nga whakaritenga e rua e whai ake nei:
(1) te ngaohiko pakaru o te paparanga insulating kia tutuki nga whakaritenga mahi o TSV;
(2) he tino rite nga paparanga kua whakatakotoria, he pai te piri ki a raua ano.
Ko te ahua e whai ake nei e whakaatu ana i te whakaahua o te paparanga raarangi i tuuhia e te whakahekenga kohu matū (PECVD).
Me whakatika te tikanga tukunga mo nga momo mahi hanga TSV. Mo te tukanga o mua i roto i te poka, ka taea te whakamahi i te tukanga whakaheke wera-nui hei whakapai ake i te kounga o te paparanga waikura.
Ka taea te hanga i te waiariki teitei o te waiariki i runga i te tetraethyl orthosilicate (TEOS) i honoa ki te tukanga waiariki waiariki hei hanga i tetahi paparanga whakamau SiO2 tino rite. Mo te tukanga o waenga-poka me te tuara i roto i te poka, i te mea kua oti te tukanga BEOL i te wa o te tukunga, ka hiahiatia he tikanga iti-mahana hei whakarite i te hototahi ki nga rauemi BEOL.
I raro i tenei ahuatanga, me whakawhäitihia te pāmahana waipara ki te 450°, tae atu ki te whakamahinga o te PECVD ki te whakatakoto i te SiO2, i te SiNx ranei hei paparanga insulating.
Ko tetahi atu tikanga noa ko te whakamahi i te whakahekenga paparanga ngota (ALD) ki te whakatakoto i te Al2O3 kia whiwhi ai i te paparanga whakamaarama.
3. Te tukanga whakakii whakarewa
Ko te tukanga whakakī TSV ka mahia i muri tonu i te tukanga whakahekenga raina, ko tetahi atu hangarau matua e whakatau ana i te kounga o te TSV.
Ko nga rauemi ka taea te whakakii ko te polysilicon doped, te tungsten, te waro nanotubes, me etahi atu i runga i te mahinga e whakamahia ana, engari ko te nuinga o te waa ko te parahi hiko tonu, no te mea he pakeke tana tukanga, he nui te kaha o te hiko me te wera.
E ai ki te rereketanga o te tohatoha o tona reeti hiko i roto i te poka, ka taea te wehea te nuinga ki nga tikanga hiko subconformal, conformal, superconformal me raro-ake, penei i te ahua.
I whakamahia te nuinga o te whakakikorua hiko subconformal i te timatanga o te rangahau TSV. Ka rite ki te Whakaaturanga (a), ko nga katote Cu e whakaratohia ana e te electrolysis e noho ana ki runga, i te mea kaore i te rawaka te taapiri o raro, na te mea ka nui ake te tere o te whakakikorua hiko i runga o te poka-a-roto i tera i raro o runga. Na reira, ka kati te tihi o te poka i mua i mua i te whakakiia katoa, ka puta he kohanga nui ki roto.
Ko te hoahoa hoahoa me te whakaahua o te tikanga whakakikorua hiko e whakaatuhia ana i te Whakaahua (b). Na roto i te whakarite i te taapiri o nga katote Cu, he rite tonu te reeti whakakikorua i ia waahi i roto i te poka, na reira ka waiho he tui ki roto, a he iti ake te rahinga kore i tera o te tikanga whakakikorua subconformal, no reira. e whakamahia nuitia ana.
Kia pai ake ai te whakakii kore-kore, i whakaarohia te tikanga whakakikorua superconformal ki te arotau i te tikanga whakakikorua hiko. E whakaatuhia ana i te Whakaahua (c), ma te whakahaere i te tukunga o nga katote Cu, he paku teitei ake te reiti whakaki i raro i tera i era atu tuunga, na reira ka arotau i te rōnaki hikoi o te reeti whakakī mai i raro ki runga ki te whakakore rawa i te tui i maui. na te tikanga electroplating conformal, kia rite ki te whakatutuki i tino kore-kore whakakī parahi whakarewa.
Ka taea te whakaaro te tikanga electroplating raro-ake rite te take motuhake o te tikanga super-conformal. I roto i tenei take, ko te reiti whakakikorua hiko engari ko te raro ka pehia ki te kore, a ko te whakakikorua hiko anake ka mahia mai i raro ki runga. I tua atu i te painga kore-kore o te tikanga electroplating conformal, ka taea hoki e tenei tikanga te whakaiti i te waa hiko katoa, no reira kua rangahauhia i nga tau tata nei.
4. Hangarau tukanga RDL
Ko te tukanga RDL he hangarau tino nui i roto i te tukanga whakakakahu ahu-toru. Na roto i tenei tukanga, ka taea te hanga hononga whakarewa ki nga taha e rua o te tïpako kia tutuki ai te kaupapa o te tohatoha tauranga, te honohono ranei i waenga i nga kohinga. No reira, ka whakamahia nuitia te tukanga RDL i roto i nga punaha whakangao-a-te-a-waho, 2.5D/3D ranei.
I roto i te hanga i nga taputapu ahu-toru, ka whakamahia te tikanga RDL ki te hono i te TSV ki te mohio ki nga momo hanganga taputapu e toru-ahu.
I tenei wa e rua nga tikanga RDL auraki. Ko te mea tuatahi kei runga i nga polymers photosensitive me te whakakotahi ki te hiko parahi me nga tukanga etching; Ko tetahi atu ka whakatinanahia ma te whakamahi i te tukanga Cu Damascus me te PECVD me te tukanga miihini miihini matū (CMP).
Ko nga mea e whai ake nei ka whakaatu i nga huarahi mahi auraki o enei RDL e rua.
Ko te tukanga RDL i runga i te polymer photosensitive e whakaatuhia ana i te ahua o runga.
Tuatahi, ka whakakikoruatia he paparanga PI, BCB ranei ki runga i te mata o te angiangi ma te hurihanga, a, i muri i te whakamahana me te rongoa, ka whakamahia he tukanga whakaahua whakaahua hei whakatuwhera i nga rua ki te waahi e hiahiatia ana, katahi ka mahia te tarai. I muri mai, i muri i te tangohanga o te photoresist, ka pupuhihia a Ti me Cu ki runga i te angiangi na roto i te tukanga whakaheke kohu tinana (PVD) hei paparanga arai me tetahi paparanga kakano. I muri mai, ka hangaia te paparanga tuatahi o te RDL ki runga i te paparanga Ti/Cu e kitea ana ma te whakakotahi i te whakaahua whakaahua me nga tukanga Cu electroplating, katahi ka tangohia te photoresist ka tangohia te taikaha Ti me Cu. Whakahokia nga mahi i runga ake nei hei hanga i te hanganga RDL papa-maha. I tenei wa ka whakamahia nuitia tenei tikanga i roto i te umanga.
Ko tetahi atu tikanga mo te hanga RDL ko te nuinga i runga i te mahinga Cu Damascus, e whakakotahi ana i nga tukanga PECVD me CMP.
Ko te rereketanga i waenga i tenei tikanga me te tukanga RDL i runga i te polymer photosensitive ko te mea i te waahi tuatahi o te hanga i ia paparanga, ka whakamahia te PECVD ki te whakatakoto i te SiO2, i te Si3N4 ranei hei paparanga whakamarumaru, katahi ka hangaia he matapihi ki runga i te paparanga whakamarumaru ma te whakaahua me te whakaahua. katote katote tauhohenga, me te Ti/Cu arai/paparanga kakano me te konukura kaikawe ka pupuhihia, katahi ka angiangi te paparanga kawe ki te matotoru e hiahiatia ana e Ko te tukanga CMP, ara, ka hangaia he paparanga RDL, ma roto ranei i te kohao.
Ko te ahua e whai ake nei he hoahoa hoahoa me te whakaahua o te waahanga-whiti o te RDL paparanga-maha i hangaia i runga i te mahinga Cu Damascus. Ka taea te kite ko te TSV i hono tuatahi ki te paparanga-a-roto V01, ka tapae mai i raro ki runga i te raupapa o te RDL1, te paparanga-roto V12, me te RDL2.
Ko ia paparanga o te RDL, o roto-poka ranei ka hangaia i roto i te raupapa i runga i te tikanga o runga ake nei.I te mea ko te tukanga RDL e hiahia ana ki te whakamahi i te tukanga CMP, he nui ake te utu o te hangahanga i tera o te tukanga RDL i runga i te polymer photosensitive, no reira he iti noa tana tono.
5. Hangarau tukanga IPD
Mo te hanga o nga taputapu e toru-ahu, i tua atu i te whakauru tika i runga i te maramara i runga i te MMIC, ka whakaratohia e te tukanga IPD tetahi atu huarahi hangarau ngawari ake.
Ko nga taputapu hāngū whakauru, e mohiotia ana ko te tukanga IPD, ka whakauru i tetahi huinga o nga taputapu haruru tae atu ki nga whakaurunga-kiripi, nga kaitakawaenga, nga parenga, nga kaitahuri balun, me etahi atu i runga i te taputapu motuhake hei hanga i te whare pukapuka taputapu hāngū i roto i te ahua o te papa whakawhiti ka taea. kia ngawari te karanga kia rite ki nga whakaritenga hoahoa.
I te mea i roto i te tukanga IPD, ka hangaia nga taputapu hāngū me te whakauru tika ki runga i te poari whakawhiti, he ngawari ake te rere o te tukanga me te iti ake te utu atu i te whakauru i runga i te maramara o nga ICs, a ka taea te whakaputa papatipu i mua hei whare pukapuka taputapu hāngū.
Mo te TSV hangahanga taputapu hāngū toru-ahu, ka taea e te IPD te whakakore i te taumahatanga o te utu o nga tikanga whakakakahu ahu-toru tae atu ki te TSV me te RDL.
I tua atu i nga painga utu, ko tetahi atu painga o te IPD ko tona ngawari nui. Ko tetahi o te ngawari o te IPD ka kitea i roto i nga tikanga whakauru rereke, penei i te ahua i raro nei. I tua atu i nga tikanga matua e rua mo te whakauru tika i te IPD ki roto i te tïpako mokihi na roto i te tukanga pire-matapihi e whakaatuhia ana i te Whakaahua (a) ranei te tukanga honohono e whakaatuhia ana i te Whakaahua (b), ka taea te whakauru i tetahi atu paparanga o te IPD ki runga i tetahi paparanga. o IPD e whakaatuhia ana i roto i nga Whakaahua (c)-(e) ki te whakatutuki i te whānuitanga o nga huinga taputapu hāngū.
I te wa ano, pera i te Whakaaturanga (f), ka taea te whakamahi i te IPD hei papa urutau ki te tanu tika i te maramara whakauru ki runga kia hanga tika ai he punaha whakangao teitei.
I te wa e whakamahi ana i te IPD ki te hanga i nga taputapu hiko e toru-ahu, ka taea hoki te whakamahi i te tukanga TSV me te tukanga RDL. He rite tonu te rere o te tukanga ki te tikanga tukatuka whakauru i runga maramara kua whakahuahia ake nei, e kore e tukuna ano; ko te rereketanga mai i te mea ka hurihia te kaupapa whakauru mai i te maramara ki te papa urutau, kaore he take ki te whakaaro ki te paanga o te tukanga whakakai toru-ahu ki te waahi hohe me te paparanga honohono. Ko tenei ka arai atu ki tetahi atu ngawari o te IPD: he maha nga momo taputapu tïpako ka taea te kowhiri ngawari i runga i nga whakaritenga hoahoa o nga taputapu haahi.
Ko nga taputapu taputapu e waatea ana mo te IPD ehara i te mea noa nga taputapu taputapu semiconductor noa penei i te Si me te GaN, engari ano hoki nga karamu Al2O3, nga karaima iti-pamahana / teitei-nui, nga taputapu karaihe, me etahi atu. nga taputapu kua whakauruhia e te IPD.
Hei tauira, ka taea e te hanganga inductor hāngū toru-ahu whakaurua e te IPD te whakamahi i te tïpako karaihe ki te whakapai ake i te mahi o te inductor. He rereke ki te kaupapa o te TSV, ko nga kohao-roto i mahia i runga i te tïpako karaihe ka kiia hoki ko through-glass vias (TGV). Ko te whakaahua o te inductor ahu-toru i hangaia i runga i nga tukanga IPD me TGV e whakaatuhia ana i te ahua i raro nei. I te mea he teitei ake te parenga o te tïpako karaihe i tera o nga rauemi semiconductor tikanga penei i te Si, he pai ake te whakamaaramatanga o te TGV toru-ahu inductor, a he iti ake te ngaronga o te whakaurunga na te paanga parasitic substrate i nga iarere teitei. te TSV tikanga toru-ahu inductor.
I tetahi atu ringa, ka taea hoki te hanga i nga puritanga whakarewa-insulator-metal (MIM) i runga i te IPD tïpako karaihe na roto i te tukanga waipara kiriata angiangi, me te hono ki te TGV toru-ahu inductor ki te hanga i te hanganga tātari hāngū toru-ahu. Na reira, ko te tukanga IPD he nui te tono mo te whakawhanaketanga o nga taputapu hou e toru-ahu.
Te wa tuku: Noema-12-2024