Txirbilaren fabrikazio-prozesuaren azalpen osoa (2/2): obleatik ontziratze eta probara arte

Produktu erdieroale bakoitzaren fabrikazioak ehunka prozesu behar ditu, eta fabrikazio prozesu osoa zortzi urratsetan banatzen da:obleak prozesatzea - ​​oxidazioa - fotolitografia - akuafortea - film meheen deposizioa - interkonexioa - probak - ontziratzea.

5. urratsa: film meheen deposizioa

Txiparen barruan mikro gailuak sortzeko, film meheen geruzak etengabe bota behar ditugu eta gehiegizko zatiak grabatuz kendu behar ditugu, eta material batzuk gehitu behar ditugu gailu desberdinak bereizteko. Transistore edo memoria-zelula bakoitza pausoz pauso eraikitzen da aurreko prozesuaren bidez. Hemen hitz egiten ari garen "film meheak" prozesatzeko metodo mekaniko arrunten bidez fabrikatu ezin den mikra 1 (μm, metroaren milioiren bat) baino lodiera txikiagoa duen "film" bati egiten dio erreferentzia. Beharrezko unitate molekular edo atomikoak dituen film bat oblean jartzeko prozesua "deposizioa" da.

Geruza anitzeko egitura erdieroale bat osatzeko, lehenik eta behin gailu pila bat egin behar dugu, hau da, txandaka, metalezko film mehe (eroale) eta film dielektriko (isolatzaileak) geruza ugari pilatu oblearen gainazalean, eta gero kendu gehiegizkoak. zatiak grabaketa prozesu errepikatuen bidez hiru dimentsioko egitura bat osatzeko. Jadapen-prozesuetarako erabil daitezkeen tekniken artean, lurrun-deposizio kimikoa (CVD), geruza atomikoa (ALD) eta lurrun-jadapen fisikoa (PVD) daude, eta teknika hauek erabiltzen dituzten metodoak deposizio lehor eta hezean bana daitezke.

Lurrun-deposizio kimikoa (CVD)

Lurrun-deposizio kimikoan, gas aitzindariek erreakzio-ganbera batean erreakzionatzen dute oblearen gainazalean eta ganberatik ponpatzen diren azpiproduktuetan atxikitako film mehe bat eratzeko. Plasmak hobetutako lurrun-deposizio kimikoak plasma erabiltzen du gas erreaktiboak sortzeko. Metodo honek erreakzio-tenperatura murrizten du, tenperatura sentikorrak diren egituretarako aproposa da. Plasma erabiltzeak deposizio-kopurua ere murrizten du, sarritan kalitate handiagoko filmak lortuz.

Geruza atomikoaren deposizioa (ALD)

Geruza atomikoak jalkitzeak film meheak eratzen ditu aldi berean geruza atomiko gutxi batzuk bakarrik metatuz. Metodo honen gakoa ordena jakin batean egiten diren urrats independenteak zikloa egitea eta kontrol ona mantentzea da. Oblearen gainazala aitzindari batekin estaltzea da lehen urratsa, eta, ondoren, gas desberdinak sartzen dira aitzindariarekin erreakzionatzeko, oblearen gainazalean nahi den substantzia eratzeko.

Lurrun-deposizio fisikoa (PVD)

Izenak dioen bezala, lurrun-jadatze fisikoak bide fisikoen bidez film meheen eraketari egiten dio erreferentzia. Sputtering lurrun-jadatze metodo fisiko bat da, argon plasma erabiltzen duena helburu batetik atomoak jaurtitzeko eta oblearen gainazalean film mehe bat osatzeko. Zenbait kasutan, metatutako filma tratamendu termiko ultramorea (UVTP) bezalako tekniken bidez tratatu eta hobetu daiteke.

6. urratsa: interkonexioa

Erdieroaleen eroankortasuna eroaleen eta ez-eroaleen artean dago (isolatzaileak, alegia), eta horrek elektrizitate-fluxua guztiz kontrolatzeko aukera ematen digu. Oblean oinarritutako litografia, grabaketa eta deposizio prozesuek transistoreak bezalako osagaiak eraiki ditzakete, baina konektatu egin behar dira potentzia eta seinaleak transmititu eta jasotzeko.

Metalak zirkuituen interkonexiorako erabiltzen dira beren eroankortasunagatik. Erdieroaleetarako erabiltzen diren metalek baldintza hauek bete behar dituzte:

· Erresistentzia baxua: Zirkuitu metalikoek korrontea pasa behar dutenez, horietan dauden metalek erresistentzia txikia izan behar dute.

· Egonkortasun termokimikoa: Metalezko materialen propietateak aldatu gabe mantendu behar dira metalen interkonexio prozesuan.

· Fidagarritasun handia: Zirkuitu integratuen teknologia garatzen ari den heinean, metal-interkonexioko materialen kantitate txikiek ere nahikoa iraunkortasun izan behar dute.

· Fabrikazio kostua: Lehen hiru baldintzak betetzen badira ere, materialaren kostua altuegia da ekoizpen masiboaren beharrak asetzeko.

Interkonexio prozesuak bi material erabiltzen ditu batez ere, aluminioa eta kobrea.

Aluminiozko Interkonexio Prozesua

Aluminioaren interkonexio-prozesua aluminioaren deposizioarekin, fotorresistarekin, esposizioarekin eta garapenarekin hasten da, eta jarraian akuafortea egiten da, gehiegizko aluminioa eta fotorresistentea selektiboki kentzeko oxidazio-prozesuan sartu aurretik. Aurreko urratsak amaitu ondoren, fotolitografia, akuaforte eta deposizio prozesuak errepikatzen dira interkonexioa amaitu arte.

Eroankortasun bikainaz gain, aluminioa fotolitografia, grabatu eta gordailutzeko erraza da. Horrez gain, kostu baxua eta itsaspen ona du oxido-filmarekin. Bere desabantailak hauek dira: erraza da herdoiltzen eta urtze-puntu baxua duela. Gainera, aluminioak silizioarekin erreakzionatu eta konexio-arazoak sor ez dezan, metalezko gordailuak gehitu behar dira aluminioa obleatik bereizteko. Gordailu horri "hesi-metal" esaten zaio.

Aluminiozko zirkuituak deposizioz eratzen dira. Ostia hutseko ganbaran sartu ondoren, aluminiozko partikulek osatutako film mehe bat itsatsiko da obleari. Prozesu honi "lurrun-deposizioa (VD)" deitzen zaio, lurrun-jadapen kimikoa eta lurrun-jadatze fisikoa barne hartzen dituena.

Kobrea Interkonexio Prozesua

Erdieroaleen prozesuak sofistikatuagoak eta gailuen tamainak txikitu ahala, aluminiozko zirkuituen konexio-abiadura eta propietate elektrikoak ez dira egokiak, eta tamaina eta kostu-baldintzak betetzen dituzten eroale berriak behar dira. Kobreak aluminioa ordezkatu dezakeen lehen arrazoia erresistentzia baxuagoa duela da, eta horrek gailuen konexio-abiadura azkarragoak ahalbidetzen ditu. Kobrea ere fidagarriagoa da aluminioa baino elektromigrazioari erresistenteagoa delako, metal baten ioien mugimenduari korrontea metal batetik igarotzen denean.

Hala ere, kobreak ez ditu erraz konposatuak eratzen, eta zaila da lurruntzea eta ostia baten gainazaletik kentzea. Arazo honi aurre egiteko, kobrea grabatu beharrean, material dielektrikoak metatu eta grabatu egiten ditugu, behar den lekuan lubakiz eta bidez osatutako metalezko lerro ereduak osatzen dituztenak, eta, ondoren, aipatutako "ereduak" kobrez betetzen ditugu interkonexioa lortzeko, "damaszenoa" izeneko prozesua. .

Kobre atomoek dielektrikora hedatzen jarraitzen duten heinean, azken honen isolamendua murrizten da eta kobre atomoei difusio gehiago blokeatzen dien hesi-geruza bat sortzen da. Ondoren, kobre-hazi-geruza mehe bat eratzen da hesi-geruzaren gainean. Urrats honek electroplating aukera ematen du, hau da, aspektu-erlazio handiko ereduak kobrez betetzea. Bete ondoren, gehiegizko kobrea leunketa mekaniko kimiko metalikoaren bidez (CMP) kendu daiteke. Amaitu ondoren, oxidozko film bat jar daiteke, eta gehiegizko filma fotolitografia eta grabaketa prozesuen bidez kendu daiteke. Aurreko prozesua errepikatu behar da kobrezko interkonexioa amaitu arte.

Goiko konparaziotik, kobrearen eta aluminioaren arteko aldea kobrearen interkonexioaren eta kobrearen gehiegizko kobrea metalezko CMP bidez kentzen dela, grabatu beharrean.

7. urratsa: proba

Probaren helburu nagusia erdieroaleen txiparen kalitateak estandar jakin bat betetzen duen egiaztatzea da, produktu akastunak ezabatzeko eta txiparen fidagarritasuna hobetzeko. Gainera, probatutako produktu akastunak ez dira ontziratzeko urratsean sartuko, eta horrek kostua eta denbora aurrezten laguntzen du. Trokelen sailkapen elektronikoa (EDS) obleen proba metodo bat da.

EDS oblea egoeran txip bakoitzaren ezaugarri elektrikoak egiaztatzen dituen prozesua da eta, ondorioz, erdieroaleen etekina hobetzen du. EDS bost urratsetan bana daiteke, honela:

01 Parametro elektrikoen jarraipena (EPM)

EPM erdieroaleen txip proban lehen urratsa da. Urrats honek zirkuitu integratu erdieroaleek behar duten gailu bakoitza (transistoreak, kondentsadoreak eta diodoak barne) probatuko du, parametro elektrikoek estandarrak betetzen dituztela ziurtatzeko. EPM-ren funtzio nagusia neurtutako datu elektrikoen ezaugarriak ematea da, erdieroaleen fabrikazio prozesuen eraginkortasuna eta produktuaren errendimendua hobetzeko erabiliko direnak (produktu akastunak ez antzemateko).

02 Ostia zahartzearen proba

Erdieroaleen akatsen tasa bi alderditatik dator, hots, fabrikazio akatsen tasa (hasierako fasean handiagoa) eta akatsen tasa bizi-ziklo osoan. Wafer zahartze-probak tenperatura eta AC/DC tentsio jakin batean probatzeari egiten dio erreferentzia, hasierako fasean akatsak izan ditzaketen produktuak ezagutzeko, hau da, azken produktuaren fidagarritasuna hobetzeko balizko akatsak aurkituz.

03 Detekzioa

Zahartze proba amaitu ondoren, txipa erdieroalea proba-gailura konektatu behar da zunda-txartel batekin, eta ondoren tenperatura, abiadura eta mugimendu-probak egin daitezke oblean, dagozkion erdieroaleen funtzioak egiaztatzeko. Mesedez, ikusi taula probaren urrats zehatzen deskribapena lortzeko.

04 Konponketa

Konponketa da probaren urrats garrantzitsuena, txip akastun batzuk konpondu daitezkeelako osagai problematikoak ordezkatuz.

05 Puntua

Proba elektrikoan huts egin duten txipak aurreko urratsetan sailkatu dira, baina oraindik markatu behar dira bereizteko. Lehen, txip akastunak tinta berezi batekin markatu behar genituen begi hutsez identifikatu ahal izateko, baina orain sistemak automatikoki ordenatzen ditu probako datuen balioaren arabera.

8. urratsa: ontziratzea

Aurreko hainbat prozesuren ondoren, obleak tamaina bereko txirbil karratuak eratuko ditu («txirbil bakarreak» ere ezagutzen dira). Egin beharreko hurrengoa mozketaren bidez txirbil indibidualak lortzea da. Moztu berri diren txipak oso hauskorrak dira eta ezin dute seinale elektrikoa trukatu, beraz, bereiz prozesatu behar dira. Prozesu hau ontziratzea da, hau da, txip erdieroaletik kanpo babes-shell bat osatzea eta seinale elektrikoak kanpoaldearekin trukatzea ahalbidetzea. Enbalatzeko prozesu osoa bost urratsetan banatzen da, hots, obleen zerraketa, txirbil bakarreko eranskina, interkonexioa, moldaketa eta ontziratze probak.

01 Ostia zerratzea

Obleatik trinkoki antolatutako txip ugari mozteko, lehenik eta behin oblearen atzealdea kontu handiz "ehoztu" behar dugu, bere lodiera ontziratzeko prozesuaren beharrak ase arte. Arteztu ondoren, oblean traba-lerroan zehar moztu dezakegu txip erdieroalea banandu arte.

Hiru motatako obleak zerratzeko teknologia daude: pala ebaketa, laser bidezko ebaketa eta plasma ebaketa. Blade dado oblea mozteko diamante-xafla bat erabiltzea da, marruskadura-beroa eta hondakinak jasaten dituena eta, beraz, ostia kaltetzeko. Laser dadoak zehaztasun handiagoa du eta erraz kudeatu ditzake obleak, lodiera mehea edo lerro-lerro tarte txikia duten obleak. Plasma dadoak plasma bidezko grabazioaren printzipioa erabiltzen du, beraz, teknologia hau ere aplikagarria da, nahiz eta trazatuaren lerroen tartea oso txikia izan.

02 Wafer Eranskin Bakarra

Txirbil guztiak obleatik bereizi ondoren, txirbil banakoak (oble bakarrak) substratuari (berunezko markoa) erantsi behar dizkiogu. Substratuaren funtzioa erdieroale txipak babestea eta seinale elektrikoak kanpoko zirkuituekin trukatzeko aukera ematea da. Txipak eransteko zinta likido edo solidoen itsasgarriak erabil daitezke.

03 Interkonexioa

Txipa substratuari lotu ondoren, bien kontaktu puntuak ere konektatu behar ditugu seinale elektrikoaren trukea lortzeko. Urrats honetan bi konexio-metodo erabil daitezke: alanbre-lotura metalezko hari meheak erabiliz eta flip chip-a urrezko bloke esferikoak edo eztainu-blokeak erabiliz. Hari-lotura metodo tradizionala da, eta flip chip lotura-teknologiak erdieroaleen fabrikazioa bizkor dezake.

04 Moldeatzea

Erdieroaleen txiparen konexioa amaitu ondoren, moldaketa prozesu bat behar da txiparen kanpoaldean pakete bat gehitzeko erdieroaleen zirkuitu integratua kanpoko baldintzetatik babesteko, hala nola tenperatura eta hezetasuna. Pakete-moldea behar den moduan egin ondoren, txip erdieroalea eta moldaketa epoxi-konposatua (EMC) moldean sartu eta zigilatu behar dugu. Txipa zigilatua azken forma da.

05 Enbalatzeko proba

Dagoeneko azken forma izan duten txipak ere azken akatsen proba gainditu beharko dute. Azken proban sartzen diren txip erdieroale amaitu guztiak txip erdieroale amaituak dira. Proba-ekipoetan jarriko dira eta baldintza desberdinak ezarriko dira, hala nola tentsioa, tenperatura eta hezetasuna proba elektrikoak, funtzionalak eta abiadura probak egiteko. Proba hauen emaitzak akatsak aurkitzeko eta produktuaren kalitatea eta ekoizpenaren eraginkortasuna hobetzeko erabil daitezke.

Ontzien teknologiaren bilakaera

Txirbilaren tamaina txikiagotu eta errendimendu-eskakizunak handitu ahala, ontziak berrikuntza teknologiko asko jasan ditu azken urteotan. Etorkizunera bideratutako ontziratze-teknologia eta irtenbide batzuk atzeko prozesu tradizionaletarako deposizioa erabiltzea da, hala nola, oblea-mailako ontziratzea (WLP), bumping-prozesuak eta birbanatze-geruza (RDL) teknologia, baita aurre-endetarako grabatu eta garbitzeko teknologiak ere. obleen fabrikazioa.

Zer da ontzi aurreratua?

Enbalaje tradizionalak txip bakoitza ostiatik moztu eta molde batean jartzea eskatzen du. Wafer-level packaging (WLP) ontziratze-teknologia aurreratu mota bat da, eta oblean oraindik txipa zuzenean ontziratzeari egiten dio erreferentzia. WLP-ren prozesua lehenik ontziratzea eta probatzea da, eta, ondoren, osatutako txirbil guztiak aldi berean bereiztea. Ontzi tradizionalekin alderatuta, WLPren abantaila ekoizpen kostu txikiagoa da.

Bilgarri aurreratuak 2D ontziak, 2.5D ontziak eta 3D ontziak bana daitezke.

2D ontzi txikiagoak

Lehen esan bezala, ontziratze-prozesuaren helburu nagusia txip erdieroalearen seinalea kanporantz bidaltzea da, eta oblean sortutako kolpeak sarrera/irteera seinaleak bidaltzeko kontaktu-puntuak dira. Kolpe hauek fan-in eta fan-out-etan banatzen dira. Lehena haize-formakoa txiparen barruan dago, eta bigarrena haizagailu-formakoa txip-eremutik kanpo dago. Sarrera/irteera seinaleari I/O deitzen diogu (sarrera/irteera), eta sarrera/irteera kopuruari I/O zenbaketa deitzen zaio. I/O zenbaketa oinarri garrantzitsua da ontziratzeko metodoa zehazteko. I/O-kopurua baxua bada, fan-in-eko paketea erabiltzen da. Txirbilaren tamaina ontziratu ondoren asko aldatzen ez denez, prozesu honi txip-scale-enbalajea (CSP) edo oblea-mailako txip-skala ontziratzea (WLCSP) ere deitzen zaio. I/O-kopurua handia bada, fan-out-en paketea erabili ohi da, eta birbanatze-geruzak (RDL) behar dira kolpeez gain seinaleen bideratzea ahalbidetzeko. Hau "fan-out wafer-mailako ontziratzea (FOWLP)" da.

2.5D ontziratzea

2.5D paketatze-teknologiak bi txip mota edo gehiago jarri ditzake pakete bakarrean, seinaleak alboan bideratzeko aukera ematen duen bitartean, eta horrek paketearen tamaina eta errendimendua handitu ditzake. Gehien erabiltzen den 2.5D bilketa-metodoa memoria eta txip logikoak pakete bakarrean jartzea da, siliziozko tartekatzaile baten bidez. 2.5D ontziratzeak oinarrizko teknologiak behar ditu, hala nola silizio bidezko bidez (TSVs), mikro kolpeak eta tonu fineko RDLak.

3D ontziratzea

3D ontziratzeko teknologiak bi txip mota edo gehiago jar ditzake pakete bakarrean, seinaleak bertikalki bideratzeko aukera ematen duen bitartean. Teknologia hau egokia da I/O-ko txip erdieroale txikiagoak eta handiagoak egiteko. TSV I/O kopuru altua duten txipetarako erabil daiteke, eta hari-lotura I/O kopuru txikia duten txipetarako erabil daiteke, eta azken finean txipak bertikalki antolatuta dauden seinale-sistema osatzen dute. 3D ontziratzeko behar diren oinarrizko teknologiak TSV eta micro-bump teknologia daude.

Orain arte, produktu erdieroaleak fabrikatzeko zortzi urratsak "obleen prozesatzea - ​​oxidazioa - fotolitografia - akuafortea - film mehe-deposizioa - interkonexioa - probak - ontziratzea" erabat sartu dira. "Harea"tik "txipetara", erdieroaleen teknologiak "harria urre bihurtzeko" bertsio erreala egiten ari da.

VeTek Semiconductor Txinako fabrikatzaile profesionala daTantalo Karburozko Estaldura, Siliziozko karburozko estaldura, Grafito berezia, Silizio Karburo ZeramikaetaBeste Erdieroale Zeramika batzuk. VeTek Semiconductor-ek erdieroaleen industriarako SiC Wafer hainbat produkturi irtenbide aurreratuak eskaintzeko konpromisoa hartu du.

Goiko produktuetan interesa baduzu, jar zaitez gurekin harremanetan zuzenean.  

Telefonoa: +86-180 6922 0752

WhatsApp: +86 180 6922 0752

Posta elektronikoa: anny@veteksemi.com