ເຕັກໂນໂລຢີການຫຸ້ມຫໍ່ແມ່ນຫນຶ່ງໃນຂະບວນການທີ່ສໍາຄັນທີ່ສຸດໃນອຸດສາຫະກໍາ semiconductor. ອີງຕາມຮູບຮ່າງຂອງຊຸດ, ມັນສາມາດແບ່ງອອກເປັນຊຸດເຕົ້າສຽບ, ຊຸດຕິດຢູ່ດ້ານ, ຊຸດ BGA, ຊຸດຂະຫນາດຊິບ (CSP), ຊຸດໂມດູນຊິບດຽວ (SCM, ຊ່ອງຫວ່າງລະຫວ່າງສາຍໄຟເທິງແຜ່ນວົງຈອນພິມ (PCB)). ແລະການຈັບຄູ່ pad board ຂອງວົງຈອນປະສົມປະສານ (IC)), ຊຸດໂມດູນຫຼາຍຊິບ (MCM, ເຊິ່ງສາມາດປະສົມປະສານ chip heterogeneous), ຊຸດລະດັບ wafer (WLP, ລວມທັງລະດັບ wafer fan-out. ແພັກເກັດ (FOWLP), ອົງປະກອບຕິດຢູ່ເທິງພື້ນຜິວຈຸນລະພາກ (microSMD), ແລະອື່ນໆ), ຊຸດສາມມິຕິ (ຊຸດເຊື່ອມຕໍ່ micro bump interconnect, TSV interconnect package, ແລະອື່ນໆ), ຊຸດລະບົບ (SIP), ລະບົບຊິບ (SOC).
ຮູບແບບຂອງການຫຸ້ມຫໍ່ 3D ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນແບ່ງອອກເປັນສາມປະເພດ: ປະເພດຝັງ (ຝັງອຸປະກອນໃນສາຍຫຼາຍຊັ້ນຫຼືຝັງຢູ່ໃນ substrate), ປະເພດ substrate ການເຄື່ອນໄຫວ (ການເຊື່ອມໂຍງ wafer ຊິລິຄອນ: ທໍາອິດປະສົມປະສານອົງປະກອບແລະ substrate wafer ປະກອບເປັນ substrate ການເຄື່ອນໄຫວ. ; ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ຈັດວາງສາຍເຊື່ອມຕໍ່ກັນຫຼາຍຊັ້ນ, ແລະປະກອບ chip ຫຼືອົງປະກອບອື່ນໆໃນຊັ້ນເທິງ) ແລະ stacked ປະເພດ (wafers ຊິລິໂຄນ stacked ກັບ wafers ຊິລິໂຄນ, chip stacked ກັບ silicon wafers, ແລະ chip stacked ກັບ chip).
ວິທີການເຊື່ອມຕໍ່ກັນແບບ 3 ມິຕິລວມມີການເຊື່ອມສາຍ (WB), ຊິບພິກ (FC), ຜ່ານຊິລິຄອນຜ່ານ (TSV), ຕົວນໍາຟິມ, ແລະອື່ນໆ.
TSV ຮັບຮູ້ການເຊື່ອມຕໍ່ແນວຕັ້ງລະຫວ່າງຊິບ. ນັບຕັ້ງແຕ່ສາຍເຊື່ອມຕໍ່ກັນຕາມແນວຕັ້ງມີໄລຍະທາງສັ້ນທີ່ສຸດແລະມີຄວາມເຂັ້ມແຂງສູງກວ່າ, ມັນງ່າຍຕໍ່ການຮັບຮູ້ miniaturization, ຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງ, ປະສິດທິພາບສູງ, ແລະການຫຸ້ມຫໍ່ໂຄງສ້າງ heterogeneous multifunctional. ໃນເວລາດຽວກັນ, ມັນຍັງສາມາດເຊື່ອມຕໍ່ chip ຂອງວັດສະດຸທີ່ແຕກຕ່າງກັນ;
ໃນປັດຈຸບັນ, ມີສອງປະເພດຂອງເຕັກໂນໂລຢີການຜະລິດຈຸນລະພາກທີ່ໃຊ້ຂະບວນການ TSV: ການຫຸ້ມຫໍ່ວົງຈອນສາມມິຕິ (ການເຊື່ອມໂຍງ 3D IC) ແລະການຫຸ້ມຫໍ່ຊິລິໂຄນສາມມິຕິ (ການເຊື່ອມໂຍງ 3D Si).
ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງສອງຮູບແບບແມ່ນວ່າ:
(1) ການຫຸ້ມຫໍ່ຂອງວົງຈອນ 3D ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີ chip electrodes ໄດ້ຖືກກະກຽມເຂົ້າໄປໃນຕໍາ, ແລະ bumps ແມ່ນເຊື່ອມຕໍ່ກັນ (ຜູກມັດໂດຍການຜູກມັດ, fusion, ການເຊື່ອມໂລຫະ, ແລະອື່ນໆ), ໃນຂະນະທີ່ການຫຸ້ມຫໍ່ຊິລິໂຄນ 3D ແມ່ນການເຊື່ອມຕໍ່ກັນໂດຍກົງລະຫວ່າງ chip (ການຜູກມັດລະຫວ່າງ oxides ແລະ Cu. -Cu bonding).
(2) ເທກໂນໂລຍີການເຊື່ອມໂຍງວົງຈອນ 3D ສາມາດບັນລຸໄດ້ໂດຍການຜູກມັດລະຫວ່າງ wafers (ການຫຸ້ມຫໍ່ວົງຈອນ 3D, ການຫຸ້ມຫໍ່ຊິລິໂຄນ 3D), ໃນຂະນະທີ່ການຜູກມັດ chip-to-chip ແລະການຜູກມັດ chip-to-wafer ສາມາດເຮັດໄດ້ໂດຍການຫຸ້ມຫໍ່ວົງຈອນ 3D ເທົ່ານັ້ນ.
(3) ມີຊ່ອງຫວ່າງລະຫວ່າງຊິບທີ່ປະສົມປະສານໂດຍຂະບວນການຫຸ້ມຫໍ່ວົງຈອນ 3D, ແລະວັດສະດຸ dielectric ຕ້ອງໄດ້ຮັບການເຕີມລົງໄປເພື່ອປັບຕົວນໍາຄວາມຮ້ອນແລະຄ່າສໍາປະສິດການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນຂອງລະບົບເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຄຸນສົມບັດກົນຈັກແລະໄຟຟ້າຂອງລະບົບ; ບໍ່ມີຊ່ອງຫວ່າງລະຫວ່າງຊິບທີ່ປະສົມປະສານໂດຍຂະບວນການຫຸ້ມຫໍ່ຊິລິໂຄນ 3D, ແລະການບໍລິໂພກພະລັງງານ, ປະລິມານ, ແລະນ້ໍາຫນັກຂອງຊິບແມ່ນຂະຫນາດນ້ອຍ, ແລະປະສິດທິພາບໄຟຟ້າແມ່ນດີເລີດ.
ຂະບວນການ TSV ສາມາດສ້າງເສັ້ນທາງສັນຍານແນວຕັ້ງຜ່ານ substrate ແລະເຊື່ອມຕໍ່ RDL ເທິງແລະລຸ່ມຂອງ substrate ເພື່ອສ້າງເປັນເສັ້ນທາງ conductor ສາມມິຕິລະດັບ. ດັ່ງນັ້ນ, ຂະບວນການ TSV ແມ່ນຫນຶ່ງໃນພື້ນຖານທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບການກໍ່ສ້າງໂຄງສ້າງອຸປະກອນຕົວຕັ້ງຕົວຕີສາມມິຕິລະດັບ.
ອີງຕາມຄໍາສັ່ງລະຫວ່າງສາຍທາງຫນ້າ (FEOL) ແລະສາຍສຸດທ້າຍ (BEOL), ຂະບວນການ TSV ສາມາດແບ່ງອອກເປັນສາມຂະບວນການຜະລິດຕົ້ນຕໍ, ຄື, ຜ່ານທໍາອິດ (ViaFirst), ຜ່ານກາງ (Via Middle) ແລະ ຜ່ານຂະບວນການສຸດທ້າຍ (Via Last), ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ.
1. ຜ່ານຂະບວນການ etching
ຂະບວນການ etching ຜ່ານທາງແມ່ນກຸນແຈໃນການຜະລິດໂຄງສ້າງ TSV. ການເລືອກຂະບວນການ etching ທີ່ເຫມາະສົມສາມາດປັບປຸງຄວາມເຂັ້ມແຂງກົນຈັກແລະຄຸນສົມບັດໄຟຟ້າຂອງ TSV, ແລະຍັງກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືໂດຍລວມຂອງອຸປະກອນສາມມິຕິ TSV.
ໃນປັດຈຸບັນ, ມີສີ່ຫລັກ TSV ຜ່ານຂະບວນການ etching: Deep Reactive Ion Etching (DRIE), etching ປຽກ, photo-assisted electrochemical etching (PAECE) ແລະການເຈາະ laser.
(1) ການຂຸດທາດໄອອອນ Reactive ເລິກ (DRIE)
ການຖັກແສ່ວ ion reactive ເລິກ, ເຊິ່ງເອີ້ນກັນວ່າຂະບວນການ DRIE, ແມ່ນຂະບວນການ etching TSV ທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປທີ່ສຸດ, ເຊິ່ງສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນໃຊ້ເພື່ອຮັບຮູ້ TSV ຜ່ານໂຄງສ້າງທີ່ມີອັດຕາສ່ວນສູງ. ຂະບວນການ etching plasma ແບບດັ້ງເດີມໂດຍທົ່ວໄປພຽງແຕ່ສາມາດບັນລຸຄວາມເລິກ etching ຂອງ microns ຫຼາຍ, ມີອັດຕາການ etching ຕ່ໍາແລະຂາດການຄັດເລືອກຫນ້າກາກ etching. Bosch ໄດ້ປັບປຸງຂະບວນການທີ່ສອດຄ້ອງກັນບົນພື້ນຖານນີ້. ໂດຍການນໍາໃຊ້ SF6 ເປັນອາຍແກັສ reactive ແລະປ່ອຍອາຍແກັສ C4F8 ໃນລະຫວ່າງການຂະບວນການ etching ເປັນການປ້ອງກັນ passivation ສໍາລັບ sidewalls, ຂະບວນການ DRIE ປັບປຸງແມ່ນເຫມາະສົມສໍາລັບ etching ອັດຕາສ່ວນສູງໂດຍຜ່ານ. ດັ່ງນັ້ນ, ມັນຍັງຖືກເອີ້ນວ່າຂະບວນການ Bosch ຫຼັງຈາກຜູ້ປະດິດຂອງມັນ.
ຮູບຂ້າງລຸ່ມນີ້ແມ່ນຮູບຂອງອັດຕາສ່ວນສູງໂດຍຜ່ານການສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໂດຍການ etching ຂະບວນການ DRIE.
ເຖິງແມ່ນວ່າຂະບວນການ DRIE ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຂະບວນການ TSV ເນື່ອງຈາກການຄວບຄຸມທີ່ດີ, ຂໍ້ເສຍຂອງມັນແມ່ນຄວາມຮາບພຽງຢູ່ດ້ານຂ້າງແມ່ນບໍ່ດີແລະຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງ wrinkle ຮູບ scallop ຈະຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນ. ຂໍ້ບົກພ່ອງນີ້ແມ່ນມີຄວາມ ສຳ ຄັນຫຼາຍເມື່ອເອົາອັດຕາສ່ວນສູງຜ່ານທາງ.
(2) etching ຊຸ່ມ
ການແກະສະຫຼັກປຽກໃຊ້ການຜະສົມຜະສານຂອງໜ້າກາກ ແລະ ການຂັດສານເຄມີເພື່ອຂັດຜ່ານຮູ. ການແກ້ໄຂ etching ທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປທີ່ສຸດແມ່ນ KOH, ເຊິ່ງສາມາດ etch ຕໍາແຫນ່ງເທິງຊັ້ນໃຕ້ດິນຊິລິຄອນທີ່ບໍ່ໄດ້ຮັບການປົກປ້ອງໂດຍຫນ້າກາກ, ດັ່ງນັ້ນການສ້າງໂຄງສ້າງຜ່ານຂຸມທີ່ຕ້ອງການ. ການຂຸດເຈາະປຽກແມ່ນຂະບວນການ etching ຜ່ານຮູທໍາອິດທີ່ພັດທະນາ. ເນື່ອງຈາກຂັ້ນຕອນຂະບວນການແລະອຸປະກອນທີ່ຈໍາເປັນແມ່ນຂ້ອນຂ້າງງ່າຍດາຍ, ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບການຜະລິດ TSV ຈໍານວນຫລາຍໃນລາຄາຖືກ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ກົນໄກການ etching ສານເຄມີຂອງຕົນກໍານົດວ່າຂຸມໂດຍຜ່ານວິທີການນີ້ຈະໄດ້ຮັບການກະທົບກະເທືອນຂອງທິດທາງໄປເຊຍກັນຂອງ wafer ຊິລິໂຄນ, ເຮັດໃຫ້ etched ຜ່ານຂຸມບໍ່ແມ່ນແນວຕັ້ງແຕ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນປະກົດການທີ່ຈະແຈ້ງຂອງກ້ວາງເທິງແລະລຸ່ມແຄບ. ຂໍ້ບົກພ່ອງນີ້ຈໍາກັດການນໍາໃຊ້ etching ຊຸ່ມໃນການຜະລິດ TSV.
(3) ການປັກແສ່ວທາງເຄມີດ້ວຍຮູບຊ່ວຍ (PAECE)
ຫຼັກການພື້ນຖານຂອງການ etching electrochemical ທີ່ມີຮູບພາບຊ່ວຍເຫຼືອ (PAECE) ແມ່ນການນໍາໃຊ້ແສງ ultraviolet ເພື່ອເລັ່ງການຜະລິດຂອງຄູ່ electron-hole, ດັ່ງນັ້ນການເລັ່ງຂະບວນການ etching electrochemical. ເມື່ອປຽບທຽບກັບຂະບວນການ DRIE ທີ່ໃຊ້ກັນຢ່າງກວ້າງຂວາງ, ຂະບວນການ PAECE ແມ່ນເຫມາະສົມສໍາລັບການຂັດໂຄງສ້າງທີ່ມີອັດຕາສ່ວນຂະຫນາດໃຫຍ່ທີ່ສຸດໂດຍຜ່ານຮູຂຸມຂົນທີ່ໃຫຍ່ກວ່າ 100: 1, ແຕ່ຂໍ້ເສຍຂອງມັນແມ່ນວ່າການຄວບຄຸມຄວາມເລິກຂອງຮອຍແຕກແມ່ນອ່ອນກວ່າ DRIE, ແລະເຕັກໂນໂລຢີຂອງມັນອາດຈະ. ຕ້ອງການການຄົ້ນຄວ້າ ແລະການປັບປຸງຂະບວນການຕື່ມອີກ.
(4) ການເຈາະດ້ວຍເລເຊີ
ແມ່ນແຕກຕ່າງຈາກສາມວິທີຂ້າງເທິງ. ວິທີການເຈາະດ້ວຍເລເຊີແມ່ນວິທີການທາງດ້ານຮ່າງກາຍທີ່ບໍລິສຸດ. ມັນສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນໃຊ້ການ irradiation laser ພະລັງງານສູງທີ່ຈະລະລາຍແລະ evaporate ອຸປະກອນການ substrate ໃນພື້ນທີ່ທີ່ກໍານົດໄວ້ເພື່ອຮັບຮູ້ທາງກາຍະພາບການກໍ່ສ້າງຜ່ານຂຸມຂອງ TSV.
ຮູຜ່ານທາງທີ່ສ້າງຂຶ້ນໂດຍການເຈາະດ້ວຍເລເຊີມີອັດຕາສ່ວນສູງ ແລະຝາຂ້າງແມ່ນເປັນແນວຕັ້ງໂດຍພື້ນຖານ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ນັບຕັ້ງແຕ່ການເຈາະ laser ຕົວຈິງແລ້ວໃຊ້ຄວາມຮ້ອນໃນທ້ອງຖິ່ນເພື່ອສ້າງເປັນຮູຜ່ານ, ຝາຂຸມຂອງ TSV ຈະໄດ້ຮັບຜົນກະທົບທາງລົບຈາກຄວາມເສຍຫາຍຄວາມຮ້ອນແລະຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖື.
2. ຂັ້ນຕອນການຝາກຊັ້ນ Liner
ເຕັກໂນໂລຍີທີ່ສໍາຄັນອີກອັນຫນຶ່ງສໍາລັບການຜະລິດ TSV ແມ່ນຂັ້ນຕອນການຝາກຊັ້ນຂອງຊັ້ນ.
ຂັ້ນຕອນການຊຶມເຊື້ອຂອງຊັ້ນຂອງເສັ້ນແມ່ນປະຕິບັດຫຼັງຈາກເຈາະຮູ. ຊັ້ນ liner ທີ່ຝາກໄວ້ໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນເປັນ oxide ເຊັ່ນ SiO2. ຊັ້ນ liner ແມ່ນຕັ້ງຢູ່ລະຫວ່າງ conductor ພາຍໃນຂອງ TSV ແລະ substrate, ແລະສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນມີບົດບາດໃນການແຍກການຮົ່ວໄຫຼຂອງ DC ໃນປັດຈຸບັນ. ນອກເຫນືອໄປຈາກການຝາກ oxide, ສິ່ງກີດຂວາງແລະຊັ້ນແກ່ນແມ່ນຕ້ອງການສໍາລັບການຕື່ມຂໍ້ມູນໃສ່ conductor ໃນຂະບວນການຕໍ່ໄປ.
ຊັ້ນ liner ທີ່ຜະລິດຕ້ອງຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການພື້ນຖານສອງຢ່າງຕໍ່ໄປນີ້:
(1) ແຮງດັນທີ່ແຕກຫັກຂອງຊັ້ນ insulating ຄວນຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການເຮັດວຽກຕົວຈິງຂອງ TSV;
(2) ຊັ້ນທີ່ຝາກໄວ້ມີຄວາມສອດຄ່ອງສູງແລະມີຄວາມຍຶດຫມັ້ນທີ່ດີຕໍ່ກັນແລະກັນ.
ຕົວເລກຕໍ່ໄປນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຮູບພາບຂອງຊັ້ນ liner ທີ່ຖືກຝາກໄວ້ໂດຍ plasma ປັບປຸງ vapor deposition ສານເຄມີ (PECVD).
ຂະບວນການເກັບກໍາຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ຮັບການປັບຕາມຄວາມເຫມາະສົມສໍາລັບຂະບວນການຜະລິດ TSV ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ສໍາລັບຂະບວນການຜ່ານທາງຫນ້າ, ຂະບວນການເງິນຝາກທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອປັບປຸງຄຸນນະພາບຂອງຊັ້ນ oxide.
ການລະບາຍຄວາມຮ້ອນສູງແບບປົກກະຕິສາມາດອີງໃສ່ tetraethyl orthosilicate (TEOS) ສົມທົບກັບຂະບວນການຜຸພັງຄວາມຮ້ອນເພື່ອສ້າງເປັນຊັ້ນ insulating SiO2 ທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງທີ່ສອດຄ່ອງກັນ. ສໍາລັບຂະບວນການເຈາະຮູກາງ ແລະ ຂຸມຫຼັງ, ນັບຕັ້ງແຕ່ຂະບວນການ BEOL ໄດ້ສໍາເລັດໃນລະຫວ່າງການຝາກ, ຈໍາເປັນຕ້ອງມີວິທີການທີ່ມີອຸນຫະພູມຕ່ໍາເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ກັບວັດສະດຸ BEOL.
ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂນີ້, ອຸນຫະພູມຂອງເງິນຝາກຄວນຈະຖືກຈໍາກັດຢູ່ທີ່ 450 °, ລວມທັງການນໍາໃຊ້ PECVD ເພື່ອຝາກ SiO2 ຫຼື SiNx ເປັນຊັ້ນ insulating.
ວິທີການທົ່ວໄປອີກອັນຫນຶ່ງແມ່ນການນໍາໃຊ້ການຝາກຊັ້ນປະລໍາມະນູ (ALD) ເພື່ອຝາກ Al2O3 ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຊັ້ນ insulating ທີ່ຫນາແຫນ້ນ.
3. ຂະບວນການຕື່ມໂລຫະ
ຂະບວນການຕື່ມຂໍ້ມູນ TSV ໄດ້ຖືກປະຕິບັດທັນທີຫຼັງຈາກຂັ້ນຕອນການລະບາຍນ້ໍາ, ເຊິ່ງເປັນເຕັກໂນໂລຢີທີ່ສໍາຄັນອີກອັນຫນຶ່ງທີ່ກໍານົດຄຸນນະພາບຂອງ TSV.
ວັດສະດຸທີ່ສາມາດເຕີມລົງໄດ້ລວມມີ doped polysilicon, tungsten, nanotubes ກາກບອນ, ແລະອື່ນໆ, ອີງຕາມຂະບວນການທີ່ໃຊ້, ແຕ່ຕົ້ນຕໍທີ່ສຸດແມ່ນຍັງ electroplated ທອງແດງ, ເນື່ອງຈາກວ່າຂະບວນການຂອງມັນແມ່ນແກ່ແລະ conductivity ໄຟຟ້າແລະຄວາມຮ້ອນແມ່ນຂ້ອນຂ້າງສູງ.
ອີງຕາມຄວາມແຕກຕ່າງຂອງການແຜ່ກະຈາຍຂອງອັດຕາການ electroplating ຂອງມັນຢູ່ໃນຮູຜ່ານ, ມັນສາມາດແບ່ງອອກສ່ວນໃຫຍ່ເປັນວິທີການຍ່ອຍ, conformal, superconformal ແລະລຸ່ມ-up electroplating, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ.
subconformal electroplating ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ຕົ້ນຕໍໃນຂັ້ນຕອນທໍາອິດຂອງການຄົ້ນຄວ້າ TSV. ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ (a), Cu ions ທີ່ສະຫນອງໂດຍ electrolysis ແມ່ນມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຢູ່ດ້ານເທິງ, ໃນຂະນະທີ່ດ້ານລຸ່ມໄດ້ຮັບການເສີມບໍ່ພຽງພໍ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ອັດຕາ electroplating ຢູ່ເທິງສຸດຂອງຮູຜ່ານທາງເທິງແມ່ນສູງກວ່າດ້ານເທິງ. ດັ່ງນັ້ນ, ດ້ານເທິງຂອງຮູຜ່ານຈະຖືກປິດລ່ວງຫນ້າກ່ອນທີ່ຈະເຕັມໄປຫມົດ, ແລະຊ່ອງຫວ່າງຂະຫນາດໃຫຍ່ຈະຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນພາຍໃນ.
ແຜນວາດ schematic ແລະຮູບຂອງວິທີການ electroplating ສອດຄ່ອງແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບ (b). ໂດຍການຮັບປະກັນການເສີມທີ່ເປັນເອກະພາບຂອງ Cu ions, ອັດຕາການ plating electroplating ໃນແຕ່ລະຕໍາແຫນ່ງໃນຮູຜ່ານແມ່ນພື້ນຖານຄືກັນ, ດັ່ງນັ້ນພຽງແຕ່ seam ຈະຖືກປະໄວ້ພາຍໃນ, ແລະປະລິມານ void ແມ່ນຫນ້ອຍກ່ວາວິທີການ electroplating subconformal, ດັ່ງນັ້ນ. ມັນຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງ.
ເພື່ອບັນລຸຜົນກະທົບຂອງການຕື່ມຂໍ້ມູນທີ່ບໍ່ມີປະໂຫຍດຕື່ມອີກ, ວິທີການ electroplating superconformal ໄດ້ຖືກສະເຫນີເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບວິທີການ electroplating ທີ່ສອດຄ່ອງ. ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ (c), ໂດຍການຄວບຄຸມການສະຫນອງຂອງ Cu ions, ອັດຕາການຕື່ມຢູ່ທາງລຸ່ມແມ່ນສູງກວ່າເລັກນ້ອຍໃນຕໍາແຫນ່ງອື່ນໆ, ດັ່ງນັ້ນການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງ gradient ຂັ້ນຕອນຂອງອັດຕາການຕື່ມຂໍ້ມູນຈາກລຸ່ມຫາເທິງເພື່ອກໍາຈັດ seam ຊ້າຍຢ່າງສົມບູນ. ໂດຍວິທີການ electroplating ສອດຄ່ອງ, ເພື່ອບັນລຸການຕື່ມໂລຫະທອງແດງ void ຢ່າງສົມບູນ.
ວິທີການ electroplating ລຸ່ມສຸດສາມາດໄດ້ຮັບການພິຈາລະນາເປັນກໍລະນີພິເສດຂອງວິທີການ super-conformal. ໃນກໍລະນີນີ້, ອັດຕາການ electroplating ຍົກເວັ້ນທາງລຸ່ມແມ່ນສະກັດກັ້ນກັບສູນ, ແລະພຽງແຕ່ electroplating ຄ່ອຍໆປະຕິບັດຈາກລຸ່ມສຸດ. ນອກເຫນືອຈາກປະໂຫຍດທີ່ບໍ່ມີປະໂຫຍດຂອງວິທີການ electroplating ທີ່ສອດຄ່ອງ, ວິທີການນີ້ຍັງສາມາດຫຼຸດຜ່ອນເວລາ electroplating ໂດຍລວມໄດ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບ, ດັ່ງນັ້ນມັນໄດ້ຖືກສຶກສາຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້.
4. ເຕັກໂນໂລຊີຂະບວນການ RDL
ຂະບວນການ RDL ແມ່ນເຕັກໂນໂລຢີພື້ນຖານທີ່ຂາດບໍ່ໄດ້ໃນຂະບວນການຫຸ້ມຫໍ່ສາມມິຕິ. ໂດຍຜ່ານຂະບວນການນີ້, ການເຊື່ອມຕໍ່ກັນຂອງໂລຫະສາມາດຜະລິດໄດ້ທັງສອງດ້ານຂອງ substrate ເພື່ອບັນລຸຈຸດປະສົງຂອງການແຜ່ກະຈາຍພອດຫຼືການເຊື່ອມຕໍ່ກັນລະຫວ່າງການຫຸ້ມຫໍ່. ດັ່ງນັ້ນ, ຂະບວນການ RDL ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນລະບົບການຫຸ້ມຫໍ່ພັດລົມໃນພັດລົມຫຼື 2.5D / 3D.
ໃນຂະບວນການສ້າງອຸປະກອນສາມມິຕິລະດັບ, ຂະບວນການ RDL ປົກກະຕິແລ້ວຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເຊື່ອມຕໍ່ TSV ເພື່ອຮັບຮູ້ຄວາມຫລາກຫລາຍຂອງໂຄງສ້າງອຸປະກອນສາມມິຕິ.
ໃນປັດຈຸບັນມີສອງຂະບວນການ RDL ຕົ້ນຕໍ. ທໍາອິດແມ່ນອີງໃສ່ໂພລີເມີທີ່ມີແສງແລະປະສົມປະສານກັບຂະບວນການ electroplating ທອງແດງແລະ etching; ອັນອື່ນແມ່ນປະຕິບັດໂດຍການນຳໃຊ້ຂະບວນການ Cu Damascus ປະສົມກັບ PECVD ແລະຂະບວນການຂັດກົນຈັກທາງເຄມີ (CMP).
ຕໍ່ໄປນີ້ຈະແນະນໍາເສັ້ນທາງຂະບວນການຕົ້ນຕໍຂອງສອງ RDLs ຕາມລໍາດັບ.
ຂະບວນການ RDL ໂດຍອີງໃສ່ໂພລີເມີທີ່ມີແສງແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບຂ້າງເທິງ.
ຫນ້າທໍາອິດ, ຊັ້ນຂອງກາວ PI ຫຼື BCB ແມ່ນເຄືອບຢູ່ເທິງຫນ້າຂອງ wafer ໂດຍການຫມຸນ, ແລະຫຼັງຈາກການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນແລະການຮັກສາ, ຂະບວນການ photolithography ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເປີດຮູຢູ່ໃນຕໍາແຫນ່ງທີ່ຕ້ອງການ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນ etching ແມ່ນດໍາເນີນ. ຕໍ່ໄປ, ຫຼັງຈາກຖອນ photoresist, Ti ແລະ Cu ຖືກ sputtered ເທິງ wafer ຜ່ານຂະບວນການປ່ອຍອາຍພິດທາງກາຍະພາບ (PVD) ເປັນຊັ້ນອຸປະສັກແລະຊັ້ນເມັດ, ຕາມລໍາດັບ. ຕໍ່ໄປ, ຊັ້ນທໍາອິດຂອງ RDL ແມ່ນຜະລິດຢູ່ໃນຊັ້ນ Ti / Cu ທີ່ຖືກເປີດເຜີຍໂດຍການລວມເອົາຂະບວນການ photolithography ແລະ electroplating Cu, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນ photoresist ໄດ້ຖືກໂຍກຍ້າຍອອກແລະສ່ວນເກີນຂອງ Ti ແລະ Cu ຖືກຂູດອອກໄປ. ເຮັດຊ້ໍາຂັ້ນຕອນຂ້າງເທິງເພື່ອສ້າງໂຄງສ້າງ RDL ຫຼາຍຊັ້ນ. ວິທີການນີ້ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນອຸດສາຫະກໍາໃນປະຈຸບັນ.
ວິທີການອື່ນສໍາລັບການຜະລິດ RDL ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນອີງໃສ່ຂະບວນການ Cu Damascus, ເຊິ່ງປະສົມປະສານຂະບວນການ PECVD ແລະ CMP.
ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງວິທີການນີ້ແລະຂະບວນການ RDL ໂດຍອີງໃສ່ໂພລີເມີທີ່ມີແສງຕາເວັນແມ່ນວ່າໃນຂັ້ນຕອນທໍາອິດຂອງການຜະລິດແຕ່ລະຊັ້ນ, PECVD ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຝາກ SiO2 ຫຼື Si3N4 ເປັນຊັ້ນ insulating, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນປ່ອງຢ້ຽມຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນຊັ້ນ insulating ໂດຍ photolithography ແລະ. ການຝັງຕົວຂອງທາດໄອອອນ reactive, ແລະ Ti / Cu barrier / ຊັ້ນແກ່ນແລະ conductor ທອງແດງແມ່ນ sputtered ຕາມລໍາດັບ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນຊັ້ນ conductor ແມ່ນ thinned ກັບຄວາມຫນາທີ່ຕ້ອງການໂດຍ CMP. ຂະບວນການ, ນັ້ນແມ່ນ, ຊັ້ນຂອງ RDL ຫຼືຊັ້ນຜ່ານຮູຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນ.
ຕົວເລກຕໍ່ໄປນີ້ແມ່ນແຜນວາດ schematic ແລະຮູບພາບຂອງພາກສ່ວນຂ້າມຂອງ RDL ຫຼາຍຊັ້ນທີ່ສ້າງຂຶ້ນໂດຍອີງໃສ່ຂະບວນການ Cu Damascus. ມັນສາມາດສັງເກດເຫັນໄດ້ວ່າ TSV ທໍາອິດເຊື່ອມຕໍ່ກັບຊັ້ນຜ່ານຮູ V01, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນ stacked ຈາກລຸ່ມຫາເທິງໃນຄໍາສັ່ງຂອງ RDL1, ຊັ້ນໂດຍຜ່ານຮູ V12, ແລະ RDL2.
ແຕ່ລະຊັ້ນຂອງ RDL ຫຼືຊັ້ນຜ່ານຂຸມແມ່ນຜະລິດຕາມລໍາດັບຕາມວິທີການຂ້າງເທິງ.ນັບຕັ້ງແຕ່ຂະບວນການ RDL ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການນໍາໃຊ້ຂະບວນການ CMP, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການຜະລິດຂອງມັນສູງກວ່າຂະບວນການ RDL ໂດຍອີງໃສ່ໂພລີເມີທີ່ອ່ອນໄຫວ, ດັ່ງນັ້ນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງມັນແມ່ນຂ້ອນຂ້າງຕໍ່າ.
5. ເຕັກໂນໂລຊີຂະບວນການ IPD
ສໍາລັບການຜະລິດອຸປະກອນສາມມິຕິລະດັບ, ນອກເຫນືອຈາກການເຊື່ອມໂຍງໂດຍກົງໃນຊິບ MMIC, ຂະບວນການ IPD ສະຫນອງເສັ້ນທາງດ້ານວິຊາການທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນຫຼາຍ.
ອຸປະກອນຕົວຕັ້ງຕົວຕີແບບປະສົມປະສານ, ເຊິ່ງເອີ້ນກັນວ່າຂະບວນການ IPD, ປະສົມປະສານຂອງອຸປະກອນ passive ໃດໆລວມທັງ on-chip inductors, capacitors, resistors, balun converters, ແລະອື່ນໆກ່ຽວກັບ substrate ແຍກຕ່າງຫາກເພື່ອສ້າງຫ້ອງສະຫມຸດອຸປະກອນ passive ໃນຮູບແບບຂອງຄະນະກໍາມະໂອນທີ່ສາມາດ ໄດ້ຮັບການເອີ້ນແບບຍືດຫຍຸ່ນຕາມຄວາມຕ້ອງການອອກແບບ.
ນັບຕັ້ງແຕ່ໃນຂະບວນການ IPD, ອຸປະກອນຕົວຕັ້ງຕົວຕີແມ່ນຜະລິດແລະປະສົມປະສານໂດຍກົງໃນກະດານໂອນ, ການໄຫຼຂອງຂະບວນການຂອງມັນແມ່ນງ່າຍດາຍແລະລາຄາຖືກກວ່າການລວມຢູ່ໃນຊິບຂອງ ICs, ແລະສາມາດຜະລິດຈໍານວນຫລາຍລ່ວງຫນ້າເປັນຫ້ອງສະຫມຸດອຸປະກອນຕົວຕັ້ງຕົວຕີ.
ສໍາລັບ TSV ການຜະລິດອຸປະກອນ passive ສາມມິຕິລະດັບ, IPD ສາມາດຊົດເຊີຍພາລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງຂະບວນການຫຸ້ມຫໍ່ສາມມິຕິຢ່າງມີປະສິດທິພາບລວມທັງ TSV ແລະ RDL.
ນອກເຫນືອຈາກຄວາມໄດ້ປຽບຂອງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ, ປະໂຫຍດອີກອັນຫນຶ່ງຂອງ IPD ແມ່ນຄວາມຍືດຫຍຸ່ນສູງຂອງມັນ. ຫນຶ່ງໃນຄວາມຍືດຫຍຸ່ນຂອງ IPD ແມ່ນສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນໃນວິທີການປະສົມປະສານທີ່ຫຼາກຫຼາຍ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບຂ້າງລຸ່ມນີ້. ນອກເຫນືອຈາກສອງວິທີພື້ນຖານຂອງການລວມເອົາ IPD ໂດຍກົງເຂົ້າໄປໃນ substrate ຊຸດໂດຍຜ່ານຂະບວນການ flip-chip ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ (a) ຫຼືຂະບວນການຜູກມັດດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ (b), ຊັ້ນຂອງ IPD ອື່ນສາມາດປະສົມປະສານໃນຊັ້ນດຽວ. ຂອງ IPD ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ (c)-(e) ເພື່ອບັນລຸລະດັບຄວາມກວ້າງຂອງການປະສົມປະສານອຸປະກອນຕົວຕັ້ງຕົວຕີ.
ໃນຂະນະດຽວກັນ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ (f), IPD ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ຕື່ມອີກເປັນກະດານອະແດບເຕີເພື່ອຝັງ chip ປະສົມປະສານໃສ່ມັນໂດຍກົງເພື່ອສ້າງລະບົບການຫຸ້ມຫໍ່ທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງ.
ເມື່ອໃຊ້ IPD ເພື່ອສ້າງອຸປະກອນຕົວຕັ້ງຕົວຕີສາມມິຕິ, ຂະບວນການ TSV ແລະຂະບວນການ RDL ຍັງສາມາດຖືກນໍາໃຊ້. ການໄຫຼເຂົ້າຂອງຂະບວນການແມ່ນພື້ນຖານຄືກັນກັບວິທີການປຸງແຕ່ງການເຊື່ອມໂຍງເທິງຊິບທີ່ໄດ້ກ່າວມາຂ້າງເທິງ, ແລະຈະບໍ່ຊ້ໍາອີກ; ຄວາມແຕກຕ່າງແມ່ນຍ້ອນວ່າຈຸດປະສົງຂອງການເຊື່ອມໂຍງໄດ້ຖືກປ່ຽນຈາກ chip ກັບກະດານອະແດບເຕີ, ບໍ່ຈໍາເປັນຕ້ອງພິຈາລະນາຜົນກະທົບຂອງຂະບວນການຫຸ້ມຫໍ່ສາມມິຕິຕໍ່ພື້ນທີ່ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວແລະຊັ້ນເຊື່ອມຕໍ່. ນີ້ນໍາໄປສູ່ຄວາມຍືດຫຍຸ່ນທີ່ສໍາຄັນອີກອັນຫນຶ່ງຂອງ IPD: ຫຼາຍໆວັດສະດຸ substrate ສາມາດເລືອກໄດ້ໂດຍຄວາມຍືດຫຍຸ່ນຕາມຄວາມຕ້ອງການການອອກແບບຂອງອຸປະກອນ passive.
ວັດສະດຸຍ່ອຍສະຫຼາຍທີ່ມີຢູ່ສໍາລັບ IPD ບໍ່ພຽງແຕ່ວັດສະດຸ substrate semiconductor ທົ່ວໄປເຊັ່ນ Si ແລະ GaN, ແຕ່ຍັງມີເຊລາມິກ Al2O3, ceramics ທີ່ມີອຸນຫະພູມຕ່ໍາ / ອຸນຫະພູມສູງ, substrates ແກ້ວ, ແລະອື່ນໆ, ຄຸນນະສົມບັດນີ້ປະສິດທິພາບຂະຫຍາຍຄວາມຍືດຫຍຸ່ນການອອກແບບຂອງ passive. ອຸປະກອນທີ່ປະສົມປະສານໂດຍ IPD.
ຕົວຢ່າງ, ໂຄງສ້າງ inductor passive ສາມມິຕິທີ່ປະສົມປະສານໂດຍ IPD ສາມາດນໍາໃຊ້ substrate ແກ້ວເພື່ອປັບປຸງປະສິດທິພາບຂອງ inductor ໄດ້. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມກັບແນວຄວາມຄິດຂອງ TSV, ຮູຜ່ານທາງທີ່ເຮັດຢູ່ເທິງຊັ້ນໃຕ້ແກ້ວຍັງຖືກເອີ້ນວ່າຜ່ານທາງແກ້ວ (TGV). ຮູບພາບຂອງ inductor ສາມມິຕິລະດັບທີ່ຜະລິດໂດຍອີງໃສ່ຂະບວນການ IPD ແລະ TGV ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບຂ້າງລຸ່ມນີ້. ເນື່ອງຈາກຄວາມຕ້ານທານຂອງ substrate ແກ້ວແມ່ນສູງກວ່າວັດສະດຸ semiconductor ທໍາມະດາເຊັ່ນ Si, TGV ສາມມິຕິລະດັບ inductor ມີຄຸນສົມບັດ insulation ທີ່ດີກວ່າ, ແລະການສູນເສຍການແຊກຊຶມທີ່ເກີດຈາກຜົນກະທົບຂອງແມ່ກາຝາກ substrate ໃນຄວາມຖີ່ສູງແມ່ນຫນ້ອຍກ່ວາຂອງ. ເຄື່ອງ inductor ສາມມິຕິ TSV ທໍາມະດາ.
ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ຕົວເກັບປະຈຸໂລຫະ insulator-metal (MIM) ຍັງສາມາດຜະລິດຢູ່ໃນຊັ້ນໃຕ້ດິນຂອງແກ້ວ IPD ໂດຍຜ່ານຂະບວນການປ່ອຍຮູບເງົາບາງໆ, ແລະເຊື່ອມຕໍ່ກັນກັບ inductor ສາມມິຕິລະດັບ TGV ເພື່ອສ້າງໂຄງສ້າງຕົວກອງຕົວຕັ້ງຕົວຕີສາມມິຕິ. ດັ່ງນັ້ນ, ຂະບວນການ IPD ມີທ່າແຮງການນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງສໍາລັບການພັດທະນາອຸປະກອນຕົວຕັ້ງຕົວຕີສາມມິຕິລະດັບໃຫມ່.
ເວລາປະກາດ: 12-11-2024