A chip gyártási folyamatának teljes magyarázata (2/2): A ostyától a csomagolásig és a tesztelésig

Az egyes félvezető termékek gyártása több száz folyamatot igényel, és a teljes gyártási folyamatot nyolc lépésre osztják:ostya feldolgozása - oxidáció - fotolitográfia - maratás - vékony film lerakódás - összekapcsolás - tesztelés - csomagolás.

---

5. lépés: Vékony film lerakódás

Annak érdekében, hogy a chip belsejében lévő mikroeszközöket hozzunk létre, folyamatosan be kell helyeznünk a vékony fóliák rétegeit, és a felesleges alkatrészeket maratás útján kell eltávolítanunk, és hozzá kell adnunk néhány anyagot a különböző eszközök elválasztásához. Minden tranzisztor vagy memóriakejt lépésről lépésre épül a fenti folyamaton keresztül. A "vékony film", amelyről itt beszélünk, egy "filmre" utal, amelynek vastagsága kevesebb, mint 1 mikron (μm, egy méter egymilliója), amelyet nem lehet szokásos mechanikai feldolgozási módszerekkel gyártani. A szükséges molekuláris vagy atomegységeket tartalmazó filmet tartalmazó filmet "lerakódás" elhelyezése.

A többrétegű félvezető szerkezet kialakításához először egy eszközköteget kell készítenünk, vagyis felváltva többrétegű vékony fém (vezetőképes) fóliákat és dielektromos (szigetelő) fóliákat rakni a ostya felületén, majd a felesleges alkatrészeket ismételt maratási folyamatok révén távolítják el, hogy háromdimenziós szerkezetet képezzenek. A lerakódási folyamatokhoz felhasználható technikák közé tartozik a kémiai gőzlerakódás (CVD), az atomréteg -lerakódás (ALD) és a fizikai gőzlerakódás (PVD), és az ezeket a technikákat alkalmazó módszereket száraz és nedves lerakódásra lehet osztani.

Kémiai gőzlerakódás (CVD)

A kémiai gőzlerakódás során a prekurzorgázok reakciókamrában reagálnak, hogy vékony fóliát képezzenek az ostya felületéhez és a kamrából szivattyúzott melléktermékekhez. A plazmával továbbfejlesztett kémiai gőzlerakódás plazmát használ a reagens gázok előállításához. Ez a módszer csökkenti a reakcióhőmérsékletet, így ideális a hőmérséklet-érzékeny struktúrákhoz. A plazma használata csökkentheti a lerakódások számát is, gyakran magasabb színvonalú filmeket eredményezve.

Atomréteg -lerakódás (ALD)

Az atomréteg lerakódása vékony fóliákat képez, ha egyszerre csak néhány atomrétegt helyez el. Ennek a módszernek a kulcsa az, hogy egy bizonyos sorrendben végrehajtott független lépéseket kerékpározzon és tartsa fenn a jó ellenőrzést. Az ostya felületének prekurzorral történő bevonása az első lépés, majd különféle gázokat vezetnek be, hogy reagáljanak a prekurzorral, hogy az ostya felületén a kívánt anyagot képezzék.

Fizikai gőzlerakódás (PVD)

Ahogy a neve is sugallja, a fizikai gőzlerakódás a vékony filmek fizikai eszközökkel történő kialakulására utal. A porlasztás egy fizikai gőzlerakódási módszer, amely az argon plazmát használja az atomok porlasztásához egy célból, és az ostya felületére helyezi őket, hogy vékony fóliát képezzen. Bizonyos esetekben a lerakódott film kezelhető és javítható olyan technikák révén, mint az ultraibolya termikus kezelés (UVTP).

6. lépés: Összekapcsolás

A félvezetők vezetőképessége a vezetők és a nem vezetők (azaz szigetelők) között van, ami lehetővé teszi számunkra, hogy teljes mértékben szabályozzuk az áram áramlását. Az ostya-alapú litográfia, a maratási és lerakódási folyamatok olyan komponenseket építhetnek fel, mint például a tranzisztorok, de csatlakoztatni kell őket, hogy lehetővé tegyék a teljesítmény és a jelek átvitelét és fogadását.

A fémeket vezetőképességük miatt az áramkör összekapcsolásához használják. A félvezetők számára használt fémeknek meg kell felelniük a következő feltételeknek:

· Alacsony ellenállás: Mivel a fém áramköröknek át kell menniük az áramnak, a fémeknek alacsony ellenállásúaknak kell lenniük.

· Termokémiai stabilitás: A fém anyagok tulajdonságainak változatlannak kell maradniuk a fém összekapcsolódási folyamat során.

· Nagy megbízhatóság: Ahogy az integrált áramköri technológia fejlődik, még a kis mennyiségű fém összekapcsoló anyagnak is elegendő tartóssággal kell rendelkeznie.

· Gyártási költségek: Még akkor is, ha az első három feltétel teljesül, az anyagköltség túl magas ahhoz, hogy megfeleljen a tömegtermelés igényeinek.

Az összekapcsolási folyamat elsősorban két anyagot, alumíniumot és rézet használ.

Alumínium összekapcsolási folyamat

Az alumínium összekapcsolódási folyamat alumínium lerakódással, fotorezisztikus alkalmazással, expozícióval és fejlesztéssel kezdődik, amelyet a maratás követ, hogy az oxidációs folyamatba való belépés előtt szelektíven eltávolítsák az alumínium és a fotorezistát. A fenti lépések befejezése után a fotolitográfia, a maratási és lerakódási folyamatokat az összekapcsolás befejezéséig megismételik.

Kiváló vezetőképességén kívül az alumínium könnyen fotolitográfiát, maratást és letéteket is. Ezenkívül alacsony költségekkel és jó tapadással rendelkezik az oxidfilmhez. Hátrányai az, hogy könnyű korrodálni, és alacsony olvadáspontja van. Ezenkívül annak megakadályozása érdekében, hogy az alumínium szilíciummal reagáljon, és csatlakozási problémákat okoz, fémlerakódásokat kell hozzáadni az alumínium elválasztásához az ostyától. Ezt a lerakódást "gátfémnek" hívják.

Az alumínium áramkörök lerakódás útján alakulnak ki. Miután a ostya belép a vákuumkamrába, az alumínium részecskék által alkotott vékony film ragaszkodik az ostyahoz. Ezt a folyamatot "gőzlerakódás (VD)" -nek hívják, amely magában foglalja a kémiai gőzlerakódást és a fizikai gőzlerakódást.

Réz összekapcsolási folyamat

Ahogy a félvezető folyamatok kifinomultabbá válnak, és az eszközméretek zsugorodnak, az alumínium áramkörök csatlakozási sebessége és elektromos tulajdonságai már nem megfelelőek, és új vezetékekre, amelyek megfelelnek mind a méret, mind a költségkövetelménynek, szükség van. Az első ok, amiért a réz helyettesítheti az alumíniumot, az, hogy alacsonyabb ellenállással rendelkezik, ami lehetővé teszi az eszköz csatlakozási sebességét. A réz szintén megbízhatóbb, mivel jobban ellenáll az elektromos vándorlásnak, a fémionok mozgása, amikor az áram egy fémen keresztül áramlik, mint az alumínium.

A réz azonban nem képezi könnyen vegyületeket, megnehezítve a ostya felületéről elpárologtatást és eltávolítását. Ennek a problémának a kezelése érdekében a réz maratása helyett letétbe helyezzük és maratjuk a dielektromos anyagokat, amelyek fémvonal mintákat alkotnak, amelyek szükség esetén árkokból és VIA -kból állnak, majd a fent említett "mintákat" rézkel töltik be az összekapcsolás elérése érdekében, egy "Damascene" elnevezésű eljárás.

Mivel a rézatomok továbbra is diffundálnak a dielektrikumba, az utóbbi szigetelése csökken, és olyan gátréteget hoz létre, amely megakadályozza a réz atomokat a további diffúzióból. Ezután vékony rézmagréteget képeznek a gátrétegen. Ez a lépés lehetővé teszi az galvanizálást, amely a magas képarányos minták réztel való kitöltése. A töltés után a felesleges réz eltávolítható fém kémiai mechanikus polírozással (CMP). A befejezés után egy oxidfilm letétbe helyezhető, és a felesleges filmet fotolitográfiával és maratási folyamatokkal lehet eltávolítani. A fenti eljárást meg kell ismételni, amíg a réz összekapcsolás be nem fejeződik.

A fenti összehasonlításból látható, hogy a réz összekapcsolása és az alumínium összekapcsolása közötti különbség az, hogy a felesleges rézet fém CMP -vel távolítják el, nem pedig maratás.

7. lépés: Tesztelés

A teszt fő célja annak ellenőrzése, hogy a félvezető chip minősége megfelel -e egy bizonyos szabványnak, hogy kiküszöbölje a hibás termékeket és javítsa a chip megbízhatóságát. Ezenkívül a tesztelt hibás termékek nem lépnek be a csomagolási lépésre, ami elősegíti a költségek és az idő megtakarítását. Az elektronikus die válogatás (EDS) egy ostobaság vizsgálati módszere.

Az EDS egy olyan folyamat, amely igazolja az egyes chipek elektromos tulajdonságait az ostya állapotában, és ezáltal javítja a félvezető hozamát. Az ED -k öt lépésre oszthatók, az alábbiak szerint:

01 Elektromos paraméterek megfigyelése (EPM)

Az EPM az első lépés a félvezető chip -tesztelésben. Ez a lépés megvizsgálja az egyes eszközöket (beleértve a tranzisztorokat, kondenzátorokat és diódákat), amelyek szükségesek a félvezető integrált áramkörökhöz, hogy az elektromos paramétereik megfeleljenek a szabványoknak. Az EPM fő funkciója a mért elektromos jellemző adatok szolgáltatása, amelyet a félvezető gyártási folyamatok és a termékteljesítmény hatékonyságának javítására használnak (nem a hibás termékek észlelésére).

02 ostya öregedési teszt

A félvezető hibamegráta két szempontból származik, nevezetesen a gyártási hibák (a korai szakaszban magasabb) és a hibák arányából az egész életciklusban. Az ostya öregedési tesztje egy bizonyos hőmérsékleten és AC/DC feszültségen belüli ostya tesztelésére utal, hogy megtudja azokat a termékeket, amelyek a korai szakaszban hibák lehetnek, vagyis a végtermék megbízhatóságának javítását a potenciális hibák felfedezésével.

03 észlelés

Az öregedési teszt befejezése után a félvezető chipet szondakártyával kell csatlakoztatni a tesztkészülékhez, majd a hőmérsékletet, a sebességet és a mozgásteszteket elvégezni lehet a ostyaon, hogy ellenőrizze a releváns félvezető funkciókat. Kérjük, olvassa el a táblázatot az adott teszt lépések leírásáról.

04 javítás

A javítás a legfontosabb teszt lépés, mivel néhány hibás chipet a problémás alkatrészek cseréjével lehet javítani.

05 dotting

Az elektromos tesztet meghibásodott chipek az előző lépésekben rendezték el, ám ezeket még meg kell jelölni, hogy megkülönböztessék őket. A múltban a hibás chipeket speciális tintával kellett megjelölnünk annak biztosítása érdekében, hogy szabad szemmel azonosítsák őket, de most a rendszer automatikusan rendezi őket a teszt adatértéke szerint.

8. lépés: Csomagolás

Az előző több folyamat után az ostya egyenlő méretű négyzet alakú chipeket képez (más néven "egyetlen chips"). A következő tennivaló az, hogy az egyes chipeket vágással szerezzék be. Az újonnan vágott chipek nagyon törékenyek és nem cserélhetnek elektromos jeleket, ezért ezeket külön kell feldolgozni. Ez a folyamat csomagolás, amely magában foglalja a védőhéj kialakítását a félvezető chipen kívül, és lehetővé teszi számukra, hogy elektromos jeleket cseréljenek a külsővel. A teljes csomagolási folyamatot öt lépésre osztják, nevezetesen az ostyafűrészek, az egykori chip rögzítés, az összekapcsolás, az öntvény és a csomagolás tesztelése.

01 ostya fűrészelése

Annak érdekében, hogy számtalan sűrűn elrendezett chipset vágjunk az ostyáról, először óvatosan "őrölnünk" az ostya hátulját, amíg vastagsága nem felel meg a csomagolási folyamat igényeinek. Az őrlés után vághatunk az ostya írástudó vonalán, amíg a félvezető chip el van választva.

Három típusú ostyafűrész -technológia létezik: penge vágás, lézervágás és plazmavágás. A penge kockázata egy gyémánt penge használata az ostya vágására, amely hajlamos a súrlódási hőre és a törmelékre, és így károsítja az ostyát. A lézerkotás nagyobb pontossággal rendelkezik, és könnyen kezelheti a vastag vastagságú vagy a kis írástudó vonal távolságát. A plazma Dinging a plazma maratás elvét használja, tehát ez a technológia akkor is alkalmazható, ha az írástudó vonal távolsága nagyon kicsi.

02 Egyetlen ostya melléklete

Miután az összes chipet elválasztottuk az ostyától, az egyes chipeket (egyetlen ostyákat) kell rögzítenünk a szubsztráthoz (ólomkeret). A szubsztrát funkciója a félvezető chipek védelme, és lehetővé teszi számukra, hogy elektromos jeleket cseréljenek külső áramkörökkel. Folyékony vagy szilárd szalag ragasztók használhatók a chips rögzítéséhez.

03 Összekapcsolás

Miután a chipet a szubsztráthoz rögzítettük, az elektromos jelcsere eléréséhez is csatlakoztatnunk kell a kettő érintkezési pontjait. Két csatlakozási módszer használható ebben a lépésben: huzalkötés vékony fém vezetékekkel és flip chipkötéssel gömb alakú aranyblokkokkal vagy ónblokkokkal. A huzalkötés egy hagyományos módszer, és a Flip Chip kötési technológia felgyorsíthatja a félvezető gyártását.

04 öntvény

A félvezető chip csatlakoztatásának befejezése után egy öntési folyamatra van szükség ahhoz, hogy egy csomagot hozzáadjanak a chip külső oldalához, hogy megvédjék a félvezető integrált áramkört a külső körülményektől, például a hőmérséklettől és a páratartalomtól. Miután a csomagformát szükség szerint elkészítették, a félvezető chip és az epoxi öntővegyület (EMC) be kell helyeznie a penészbe, és lezárnunk. A lezárt chip a végső forma.

05 csomagolási teszt

Azoknak a chipeknek, amelyeknek már rendelkeztek végleges formájukkal, szintén meg kell felelniük a végső hibás tesztnek. Az összes kész, félvezető chip, amely a végső tesztbe lép, kész félvezető chips. Ezeket a vizsgálati berendezésbe helyezik, és különböző körülményeket állítanak be, például feszültséget, hőmérsékletet és páratartalmat az elektromos, funkcionális és sebességvizsgálatokhoz. Ezeknek a teszteknek az eredményei felhasználhatók a hibák megtalálására, valamint a termékminőség és a termelés hatékonyságának javítására.

A csomagolási technológia fejlődése

Ahogy a chip mérete csökken és a teljesítményigény növekszik, a csomagolás az elmúlt években számos technológiai újításon ment keresztül. Néhány jövő-orientált csomagolási technológiák és megoldások magukban foglalják a lerakódás használatát a hagyományos háttér-folyamatokhoz, például a ostya szintű csomagoláshoz (WLP), az ütközési folyamatok és az újraelosztási réteg (RDL) technológia, valamint a maratási és tisztítási technológiák a front-end-out-outs gyártáshoz.

Mi a fejlett csomagolás?

A hagyományos csomagolás megköveteli, hogy minden chipet kivághassanak az ostyából, és egy penészbe helyezzék. Az ostya szintű csomagolás (WLP) egy olyan fejlett csomagolási technológia, amely arra utal, hogy a chipet még mindig a ostyaon csomagolják. A WLP folyamata az, hogy először csomagolja és tesztelje, majd az összes formált chipet elválasztja az ostyáról. A hagyományos csomagoláshoz képest a WLP előnye az alacsonyabb termelési költségek.

A fejlett csomagolás felosztható 2D csomagolásra, 2,5D csomagolásra és 3D csomagolásra.

Kisebb 2D csomagolás

Mint korábban említettük, a csomagolási folyamat fő célja magában foglalja a félvezető chip jelének külsejét a külsőre, és az ostya kialakult dudorjai a bemeneti/kimeneti jelek küldésének kapcsolatpontjai. Ezeket a dudorokat rajongói és ventilátorokra osztják. A korábbi ventilátor alakú, a chip belsejében található, és az utóbbi ventilátor alakú a chip-tartományon túl. Felhívjuk az I/O bemeneti/kimeneti jelet (bemeneti/kimenet), és a bemeneti/kimenet számát I/O számnak nevezzük. Az I/O szám a csomagolási módszer meghatározásához fontos alap. Ha az I/O szám alacsony, akkor a ventilátor-beépítést használják. Mivel a chip mérete nem változik sokat a csomagolás után, ezt a folyamatot chip-méretű csomagolásnak (CSP) vagy ostya szintű chip-méretű csomagolásnak (WLCSP) is nevezik. Ha az I/O szám magas, általában a ventilátor-ki-csomagolást használják, és az újraelosztási rétegekre (RDLS) szükség van a dudorok mellett, hogy engedélyezze a jel útválasztását. Ez a "Fan-Out ostya szintű csomagolás (szárnyas)".

2.5d csomagolás

A 2.5D csomagolási technológia két vagy több típusú chipet egyetlen csomagba helyezhet, miközben lehetővé teszi a jelek oldalirányú irányítását, ami növeli a csomag méretét és teljesítményét. A legszélesebb körben használt 2.5D csomagolási módszer a memória és a logikai chipek egyetlen csomagba helyezése egy szilícium -interposer segítségével. A 2.5D csomagoláshoz olyan alaptechnológiákat igényel, mint például a Silicon VIAS (TSV), a mikro-dudorok és a finom hangulatú RDL-ek.

3D -s csomagolás

A 3D csomagolási technológia két vagy több típusú chipet egyetlen csomagba helyezhet, miközben lehetővé teszi a jelek függőlegesen történő irányítását. Ez a technológia alkalmas kisebb és magasabb I/O gróf félvezető chipekhez. A TSV felhasználható magas I/O számú chipekhez, és a huzalkötés alacsony I/O -számú chipekhez használható, és végül olyan jelrendszert képez, amelyben a chipek függőlegesen vannak elrendezve. A 3D-s csomagoláshoz szükséges alaptechnológiák közé tartozik a TSV és a Micro-Bump technológia.

Eddig a félvezető termékek gyártásának nyolc lépése "ostyafeldolgozás - oxidáció - fotolitográfia - maratás - vékony film lerakódás - összekapcsolás - tesztelés - csomagolás". A "homok" -tól a "chipsig" a félvezető technológia a "kövek aranyká" valós változatát hajtja végre.

---

A Vetek Semiconductor egy professzionális kínai gyártóTantalum karbid bevonat, Szilícium karbid bevonat, Speciális grafit, Szilícium karbid kerámiaésEgyéb félvezető kerámia- A Vetek Semiconductor elkötelezett amellett, hogy fejlett megoldásokat kínáljon a félvezető ipar számára nyújtott különféle SIC ostya termékek számára.

Ha érdekli a fenti termékek, kérjük, vegye fel velünk a kapcsolatot közvetlenül.  

Mob: +86-180 6922 0752

WhatsApp: +86 180 6922 0752

E -mail: anny@veteksemi.com