Popolna razlaga postopka proizvodnje čipov (2/2): od rezin do embalaže in testiranja

Proizvodnja vsakega polprevodniškega izdelka zahteva na stotine procesov, celoten proizvodni postopek pa je razdeljen na osem korakov:Obdelava rezin - oksidacija - fotolitografija - jedkanica - nalaganje tankega filma - medsebojno povezovanje - testiranje - embalaža.

---

5. korak: Odlaganje tankega filma

Da bi ustvarili mikro naprave znotraj čipa, moramo neprekinjeno deponirati plasti tankih filmov in odstraniti odvečne dele z jedkanjem ter dodati tudi nekaj materialov za ločevanje različnih naprav. Vsak tranzistor ali pomnilniška celica je zgrajena korak za korakom skozi zgornji postopek. "Tanki film", o katerem govorimo, se nanaša na "film" z debelino manj kot 1 mikrona (μm, milijon metrov), ki ga ne morejo izdelati običajne metode mehanske obdelave. Postopek postavitve filma, ki vsebuje potrebne molekularne ali atomske enote na rezino, je "odlaganje".

Za tvorbo večplastne polprevodniške strukture moramo najprej narediti skladbo naprave, torej izmenično zložiti več slojev tankih kovinskih (prevodnih) filmov in dielektričnih (izolacijskih) filmov na površino rezine in nato odstraniti odvečne dele s ponovljenimi postopki jedkanja, da tvori tridimenzionalno strukturo. Tehnike, ki jih je mogoče uporabiti za procese odlaganja, vključujejo kemično odlaganje hlapov (CVD), odlaganje atomske plasti (ALD) in fizično odlaganje hlapov (PVD), metode, ki uporabljajo te tehnike, pa lahko razdelimo na suho in mokro nanašanje.

Odlaganje kemičnih hlapov (CVD)

Pri kemičnem odlaganju hlapov predhodniki reagirajo v reakcijski komori, da tvorijo tanek film, pritrjen na površino rezin in stranskih produktov, ki se črpajo iz komore. Kemična nalaganje hlapov, ki se poveča v plazmi, uporablja plazmo za ustvarjanje reaktantnih plinov. Ta metoda znižuje reakcijsko temperaturo, zaradi česar je idealna za temperaturno občutljive strukture. Uporaba plazme lahko zmanjša tudi število depozitov, kar pogosto povzroči kakovostnejše filme.

Odlaganje atomske plasti (ALD)

Odlaganje atomske plasti tvori tanke filme, tako da naenkrat odloži le nekaj atomskih plasti. Ključno pri tej metodi je ciklicanje neodvisnih korakov, ki se izvajajo v določenem vrstnem redu, in ohraniti dober nadzor. Prvi korak je premaza površine rezin s predhodnikom, nato pa se uvedejo različni plini, da reagirajo s predhodnikom, da tvorijo želeno snov na površini rezin.

Fizično odlaganje hlapov (PVD)

Kot že ime pove, se fizično odlaganje hlapov nanaša na tvorbo tankih filmov s fizičnimi sredstvi. Sprathering je metoda fizičnega nalaganja hlapov, ki uporablja argonsko plazmo za brizganje atomov iz cilja in jih nanese na površino rezine, da tvori tanek film. V nekaterih primerih je mogoče deponirani film zdraviti in izboljšati s tehnikami, kot je ultravijolično toplotno zdravljenje (UVTP).

6. korak: medsebojna povezava

Prevodnost polprevodnikov je med prevodniki in nekonuktorji (tj. Izolatorji), kar nam omogoča, da v celoti nadziramo pretok električne energije. Procesi litografije, jedkanja in odlaganja na podlagi rezin lahko ustvarijo komponente, kot so tranzistorji, vendar jih je treba povezati, da omogočijo prenos in sprejem moči in signalov.

Kovine se zaradi prevodnosti uporabljajo za medsebojno povezovanje vezja. Kovine, ki se uporabljajo za polprevodnike, morajo izpolnjevati naslednje pogoje:

· Nizka upornost: Ker morajo kovinska vezja prenesti tok, bi morale imeti kovine v njih nizko odpornost.

· Termokemična stabilnost: Lastnosti kovinskih materialov morajo med postopkom medsebojne povezanosti kovine ostati nespremenjene.

· Visoka zanesljivost: Ko se razvija tehnologija integriranega vezja, morajo imeti tudi majhne količine kovinskih materialov za medsebojno povezovanje dovolj trajnosti.

· Stroški izdelave: Tudi če so izpolnjeni prvi trije pogoji, so materialni stroški previsoki, da bi zadovoljili potrebe množične proizvodnje.

Postopek medsebojne povezave uporablja predvsem dva materiala, aluminij in baker.

Aluminijasti medsebojni povezava

Proces medsebojne povezanosti aluminija se začne z odlaganjem aluminija, fotoresističnim nanosom, izpostavljenostjo in razvojem, čemur sledi jedkanica, da selektivno odstranijo morebitni presežek aluminija in fotoresista, preden vstopite v postopek oksidacije. Ko so zgornji koraki zaključeni, se procesi fotolitografije, jedkanja in odlaganja ponovijo, dokler se medsebojna povezava ne konča.

Poleg svoje odlične prevodnosti je aluminij enostavno tudi fotolitografija, jedka in depozit. Poleg tega ima nizko ceno in dobro oprijem za oksidni film. Njene pomanjkljivosti so, da je enostavno korodirati in ima nizko tališče. Poleg tega je treba za preprečevanje reagiranja aluminija s silicijem in povzročati težave s povezavo, kovinske nahajališča je treba dodati, da ločimo aluminij od rezin. Ta nahajališče se imenuje "pregradna kovina".

Aluminijasta vezja nastanejo z odlaganjem. Ko rezina vstopi v vakuumsko komoro, se bo tanek film, ki ga tvorijo aluminijasti delci, držali rezine. Ta postopek se imenuje "odlaganje hlapov (VD)", ki vključuje kemično odlaganje pare in fizično odlaganje pare.

Proces medsebojne povezanosti bakra

Ko se polprevodniški procesi postanejo bolj izpopolnjeni in se velikosti naprav zmanjšujejo, hitrost povezave in električne lastnosti aluminijastih vezij niso več ustrezne, potrebni so novi vodniki, ki izpolnjujejo tako velikosti kot stroškovne zahteve. Prvi razlog, da lahko baker nadomesti aluminij, je, da ima manjši upor, kar omogoča hitrejše hitrosti povezave naprave. Baker je tudi bolj zanesljiv, saj je bolj odporen proti elektromigraciji, gibanju kovinskih ionov, ko tok teče skozi kovino, kot aluminija.

Vendar baker ne tvori zlahka spojin, zato je težko izhlapevati in odstraniti s površine rezine. Da bi rešili to težavo, namesto da bi jedkali baker, nanesemo in jedkamo dielektrične materiale, ki tvorijo vzorce kovinskih linij, sestavljene iz jarkov in vias, kjer je to potrebno, nato pa napolnite prej omenjene "vzorce" z bakrom, da dosežete medsebojno povezovanje, postopek, imenovan "damascene".

Ker se bakreni atomi še naprej razpršijo v dielektrik, se izolacija slednjega zmanjša in ustvari pregradni sloj, ki blokira bakrene atome iz nadaljnje difuzije. Nato se na pregradni plasti oblikuje tanka bakrena semenska plast. Ta korak omogoča galvaniranje, ki je polnjenje vzorcev visokega razmerja stranic z bakrom. Po polnjenju lahko presežek bakra odstranimo s kovinskim kemičnim mehanskim poliranjem (CMP). Po zaključku lahko nanesemo oksidni film, presežek filma pa lahko odstranite s fotolitografijo in jedljivimi procesi. Zgornji postopek je treba ponoviti, dokler se medsebojna povezava bakra ne konča.

Iz zgornje primerjave je razvidno, da je razlika med medsebojno povezanostjo bakra in medsebojno povezanostjo aluminija, da se presežek bakra odstrani s kovinskim CMP in ne jedkanjem.

7. korak: testiranje

Glavni cilj testa je preveriti, ali kakovost polprevodniškega čipa ustreza določenemu standardu, da se odpravi okvarjene izdelke in izboljša zanesljivost čipa. Poleg tega okvarjeni testirani izdelki ne bodo vstopili v korak embalaže, kar pomaga prihraniti stroške in čas. Elektronsko razvrščanje matrice (eds) je preskusna metoda za rezine.

EDS je postopek, ki preverja električne značilnosti vsakega čipa v stanju rezin in s tem izboljša donos polprevodnika. ED lahko razdelimo na pet korakov, kot sledi:

01 Nadzor električnih parametrov (EPM)

EPM je prvi korak pri testiranju polprevodniških čipov. Ta korak bo preizkusil vsako napravo (vključno s tranzistorji, kondenzatorji in diodami), potrebnimi za polprevodniške integrirane vezje, da se zagotovi, da njihovi električni parametri izpolnjujejo standarde. Glavna funkcija EPM je zagotoviti izmerjene električne značilnosti podatkov, ki bodo uporabljeni za izboljšanje učinkovitosti proizvodnih procesov polprevodnikov in zmogljivosti izdelka (ne za odkrivanje pomanjkljivih izdelkov).

02 Test staranja rezin

Stopnja napake v polprevodniku izvira iz dveh vidikov, in sicer hitrosti proizvodnih napak (višja v zgodnji fazi) in hitrosti napak v celotnem življenjskem ciklu. Preskus staranja rezin se nanaša na testiranje rezin pri določeni temperaturi in napetosti AC/DC, da bi ugotovili izdelke, ki imajo lahko napake v zgodnji fazi, to je izboljšanje zanesljivosti končnega izdelka z odkrivanjem potencialnih napak.

03 Zaznavanje

Po končanem testu staranja je treba polprevodniški čip priključiti s preskusno napravo s sondno kartico, nato pa lahko na rezini izvedemo preskuse temperature, hitrosti in gibanja, da se preveri ustrezne polprevodniške funkcije. Oglejte si tabelo za opis določenih preskusnih korakov.

04 Popravilo

Popravilo je najpomembnejši testni korak, saj lahko z zamenjavo problematičnih komponent popravite nekatere pomanjkljive čipe.

05 Dotting

Čipi, ki niso uspeli električnega testa, so bili razvrščeni v prejšnjih korakih, vendar jih je treba še vedno označiti za njihovo razlikovanje. V preteklosti smo morali pokvarjene čipe označiti s posebnim črnilom, da bi jih lahko zagotovili, da jih je mogoče identificirati s prostim očesom, zdaj pa jih sistem samodejno razvrsti v skladu z vrednostjo preskusnih podatkov.

8. korak: embalaža

Po prejšnjih več procesih bo rezina tvorila kvadratne čipe enake velikosti (znana tudi kot "enojni čipi"). Naslednja stvar je, da z rezanjem pridobite posamezne čipe. Na novo razrezani čipi so zelo krhki in ne morejo izmenjati električnih signalov, zato jih je treba obdelati ločeno. Ta postopek je embalaža, ki vključuje oblikovanje zaščitne lupine zunaj polprevodniškega čipa in jim omogoča, da izmenjujejo električne signale z zunaj. Celoten postopek embalaže je razdeljen na pet korakov, in sicer žaganje rezin, pritrditev z enim čipom, medsebojno povezovanje, oblikovanje in testiranje embalaže.

01 žaganja rezin

Da bi iz rezine rezali nešteto gosto razporejenih čipov, moramo najprej previdno "mletje" hrbtenice rezine, dokler njegova debelina ne ustreza potrebam postopka embalaže. Po brušenju lahko razrežemo vzdolž črte s pisarno na rezini, dokler se polprevodniški čip ne loči.

Obstajajo tri vrste tehnologije žaganja rezin: rezanje rezila, lasersko rezanje in rezanje v plazmi. Narezanje rezila je uporaba diamantnega rezila za rezanje rezin, ki je nagnjena k trenju toplote in naplavin in s tem poškoduje rezino. Lasersko kopanje ima večjo natančnost in lahko enostavno ravna z rezino s tanko debelino ali majhnim razmikom črte. Plazemsko dicing uporablja načelo jedkanja v plazmi, zato je ta tehnologija tudi uporabna, tudi če je razmik med linijami pisarne zelo majhen.

02 Priloge za eno rezino

Ko se vsi čipi ločijo od rezin, moramo posamezne čipe (enojne rezine) pritrditi na substrat (svinčni okvir). Funkcija podlage je zaščititi polprevodniške čipe in jim omogočiti izmenjavo električnih signalov z zunanjimi vezji. Za pritrditev čipov se lahko uporabijo tekoča ali trdna lepila.

03 Medsebojna povezava

Po pritrditvi čipa na substrat moramo povezati tudi kontaktne točke obeh, da dosežemo električno izmenjavo signala. V tem koraku se lahko uporabita dva načina povezave: žično vezanje z uporabo tankih kovinskih žic in vezanja s flip čipom z uporabo sferičnih zlatih blokov ali kositrnih blokov. Žična vezava je tradicionalna metoda, tehnologija vezave na čipu pa lahko pospeši proizvodnjo polprevodnikov.

04 Oblikovanje

Po zaključku povezave polprevodniškega čipa je potreben postopek oblikovanja za dodajanje paketa na zunanjo stran čipa, da se zaščiti integriranega vezja polprevodnika pred zunanjimi pogoji, kot sta temperatura in vlažnost. Po izdelavi paketnega plesni po potrebi moramo v kalup vstaviti polprevodniški čip in epoksi spojino (EMC) in jo zapečatiti. Zatesnjen čip je končni obrazec.

05 Embalaža

Čipi, ki so že imeli svoj končni obrazec, morajo opraviti tudi končni test napak. Vsi končni polprevodniški čipi, ki vstopijo v končni test, so končani polprevodniški čipi. Nameščeni bodo v preskusno opremo in postavili različne pogoje, kot so napetost, temperatura in vlažnost za električne, funkcionalne in hitrostne teste. Rezultati teh testov se lahko uporabijo za iskanje napak in izboljšanje kakovosti izdelkov in učinkovitosti proizvodnje.

Evolucija tehnologije embalaže

Ko se velikost čipov zmanjšuje in potrebe po zmogljivosti povečujejo, je embalaža v zadnjih nekaj letih doživela številne tehnološke inovacije. Nekatere prihodnje usmerjene embalažne tehnologije in rešitve vključujejo uporabo odlaganja za tradicionalne procese v zadnjem delu, kot so embalaža na ravni rezin (WLP), procesi prepirov in tehnologija prerazporeditve (RDL), pa tudi tehnologije jedkanja in čiščenja za proizvodnjo prednjega konca.

Kaj je napredna embalaža?

Tradicionalna embalaža zahteva, da se vsak čip izreže iz rezine in ga postavi v kalup. Embalaža na ravni rezin (WLP) je vrsta napredne tehnologije embalaže, ki se nanaša na neposredno pakiranje čipa, ki je še vedno na rezini. Postopek WLP je najprej pakirati in preizkusiti, nato pa naenkrat ločiti vse oblikovane čipe od rezine. V primerjavi s tradicionalno embalažo je prednost WLP nižji stroški proizvodnje.

Napredno embalažo lahko razdelite na 2D embalažo, 2,5D embalažo in 3D embalažo.

Manjša 2D embalaža

Kot smo že omenili, glavni namen postopka embalaže vključuje pošiljanje signala polprevodniškega čipa na zunanjo stran, izbokline, ki so nastale na rezini, pa so kontaktne točke za pošiljanje vhodnih/izhodnih signalov. Ti udarci so razdeljeni na oboževalce in ventilator. Prva v obliki ventilatorja je znotraj čipa, slednji v obliki ventilatorja pa je zunaj območja čipov. Kličemo vhodni/izhodni signal V/I (vhod/izhod), število vhoda/izhod pa se imenuje I/O štetje. Število V/I je pomembna podlaga za določanje metode embalaže. Če je število V/I nizko, se uporablja embalaža ventilatorja. Ker se velikost čipa po embalaži ne spreminja veliko, se ta postopek imenuje tudi embalaža s čipi (CSP) ali embalaža s čipi na ravni rezin (WLCSP). Če je število V/I veliko, se običajno uporablja embalaža ventilatorja in poleg izboklin, ki omogočajo usmerjanje signala, potrebujejo plasti prerazporeditve (RDL). To je "embalaža na ravni ventilatorjev (Fowlp)."

2.5D embalaža

2,5D tehnologija embalaže lahko v en paket vstavite dve ali več vrst čipov, hkrati pa omogoča, da se signale usmerjajo bočno, kar lahko poveča velikost in zmogljivost paketa. Najpogosteje uporabljena 2,5D metoda embalaže je vgraditi pomnilnik in logične čipe v en sam paket prek silicijevega interpoterja. 2.5D embalaža zahteva temeljne tehnologije, kot so skozi siliconske vias (TSV), mikro izbokline in RDL-ji na drobno.

3D embalaža

Tehnologija 3D embalaže lahko v en paket vstavi dve ali več vrst čipov, hkrati pa omogoča, da se signali usmerjajo navpično. Ta tehnologija je primerna za manjše in večje polprevodniške čipe, ki štejejo V/I. TSV se lahko uporablja za čipe z visokim številom V/I, žično vezanje pa se lahko uporablja za čipe z nizkim številom V/I in na koncu tvori signalni sistem, v katerem so čipi razporejeni navpično. Ključne tehnologije, potrebne za 3D embalažo, vključujejo tehnologijo TSV in Micro-Bump.

Doslej je bilo v celoti predstavljenih osem korakov proizvodnje polprevodniških izdelkov "Obdelava rezin - oksidacija - fotolitografija - jedkanica - nalaganje tankega filma - medsebojno povezovanje - testiranje - embalaža". Od "peska" do "čipov", polprevodniška tehnologija izvaja resnično različico "pretvorbe kamnov v zlato".

---

Vetek Semiconductor je profesionalni kitajski proizvajalecTantalum karbidni premaz, Silicijev karbidni premaz, Poseben grafit, Keramika iz silicijevega karbidainDruga polprevodniška keramika. Vetek Semiconductor se zavezuje k zagotavljanju naprednih rešitev za različne izdelke SIC rezin za industrijo polprevodnikov.

Če vas zgornji izdelki zanimajo, vas prosimo, da nas kontaktirate neposredno.  

Mob: +86-180 6922 0752

WhatsApp: +86 180 6922 0752

E -pošta: anny@veteksemi.com