సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమలో ప్యాకేజింగ్ టెక్నాలజీ అత్యంత ముఖ్యమైన ప్రక్రియలలో ఒకటి. ప్యాకేజీ ఆకృతి ప్రకారం, దీనిని సాకెట్ ప్యాకేజీ, ఉపరితల మౌంట్ ప్యాకేజీ, BGA ప్యాకేజీ, చిప్ సైజు ప్యాకేజీ (CSP), సింగిల్ చిప్ మాడ్యూల్ ప్యాకేజీ (SCM, ప్రింటెడ్ సర్క్యూట్ బోర్డ్‌లోని వైరింగ్ మధ్య అంతరం (PCB)గా విభజించవచ్చు. మరియు ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ (IC) బోర్డ్ ప్యాడ్ మ్యాచ్‌లు), మల్టీ-చిప్ మాడ్యూల్ ప్యాకేజీ (MCM, ఇది భిన్నమైన చిప్‌లను ఏకీకృతం చేయగలదు), పొర స్థాయి ప్యాకేజీ (WLP, ఫ్యాన్-అవుట్ వేఫర్ లెవల్ ప్యాకేజీ (FOWLP), మైక్రో సర్ఫేస్ మౌంట్ కాంపోనెంట్స్ (మైక్రోSMD) మొదలైనవి), త్రిమితీయ ప్యాకేజీ (మైక్రో బంప్ ఇంటర్‌కనెక్ట్ ప్యాకేజీ, TSV ఇంటర్‌కనెక్ట్ ప్యాకేజీ మొదలైనవి), సిస్టమ్ ప్యాకేజీ (SIP), చిప్ సిస్టమ్ (SOC).
3D ప్యాకేజింగ్ రూపాలు ప్రధానంగా మూడు వర్గాలుగా విభజించబడ్డాయి: ఖననం చేయబడిన రకం (పరికరాన్ని బహుళ-పొర వైరింగ్‌లో పాతిపెట్టడం లేదా సబ్‌స్ట్రేట్‌లో పాతిపెట్టడం), యాక్టివ్ సబ్‌స్ట్రేట్ రకం (సిలికాన్ వేఫర్ ఇంటిగ్రేషన్: మొదట భాగాలు మరియు వేఫర్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లను ఏకీకృతం చేయడం ద్వారా క్రియాశీల ఉపరితలం ఏర్పడుతుంది. ఆపై బహుళ-పొర ఇంటర్‌కనెక్షన్ లైన్‌లను ఏర్పాటు చేయండి మరియు పై పొరపై ఇతర చిప్స్ లేదా భాగాలను సమీకరించండి) మరియు పేర్చబడి ఉంటుంది. రకం (సిలికాన్ పొరలతో పేర్చబడిన సిలికాన్ పొరలు, సిలికాన్ పొరలతో పేర్చబడిన చిప్స్ మరియు చిప్స్‌తో పేర్చబడిన చిప్స్).
3D ఇంటర్‌కనెక్షన్ పద్ధతులలో వైర్ బాండింగ్ (WB), ఫ్లిప్ చిప్ (FC), సిలికాన్ ద్వారా (TSV), ఫిల్మ్ కండక్టర్ మొదలైనవి ఉన్నాయి.
TSV చిప్‌ల మధ్య నిలువు ఇంటర్‌కనెక్షన్‌ను గుర్తిస్తుంది. నిలువు ఇంటర్‌కనెక్షన్ లైన్ అతి తక్కువ దూరం మరియు అధిక బలాన్ని కలిగి ఉన్నందున, సూక్ష్మీకరణ, అధిక సాంద్రత, అధిక పనితీరు మరియు మల్టీఫంక్షనల్ వైవిధ్య నిర్మాణ ప్యాకేజింగ్‌ను గ్రహించడం సులభం. అదే సమయంలో, ఇది వివిధ పదార్థాల చిప్‌లను కూడా ఇంటర్‌కనెక్ట్ చేయగలదు;
ప్రస్తుతం, TSV ప్రక్రియను ఉపయోగించి రెండు రకాల మైక్రోఎలక్ట్రానిక్స్ తయారీ సాంకేతికతలు ఉన్నాయి: త్రీ-డైమెన్షనల్ సర్క్యూట్ ప్యాకేజింగ్ (3D IC ఇంటిగ్రేషన్) మరియు త్రీ-డైమెన్షనల్ సిలికాన్ ప్యాకేజింగ్ (3D Si ఇంటిగ్రేషన్).
రెండు రూపాల మధ్య వ్యత్యాసం ఏమిటంటే:
(1) 3D సర్క్యూట్ ప్యాకేజింగ్‌కు చిప్ ఎలక్ట్రోడ్‌లను బంప్‌లుగా తయారు చేయడం అవసరం, మరియు బంప్‌లు ఒకదానితో ఒకటి అనుసంధానించబడి ఉంటాయి (బంధం, ఫ్యూజన్, వెల్డింగ్ మొదలైన వాటి ద్వారా బంధించబడతాయి), అయితే 3D సిలికాన్ ప్యాకేజింగ్ అనేది చిప్‌ల మధ్య ప్రత్యక్ష అనుసంధానం (ఆక్సైడ్లు మరియు Cu మధ్య బంధం. -Cu బంధం).
(2) 3D సర్క్యూట్ ఇంటిగ్రేషన్ టెక్నాలజీని పొరల (3D సర్క్యూట్ ప్యాకేజింగ్, 3D సిలికాన్ ప్యాకేజింగ్) మధ్య బంధం ద్వారా సాధించవచ్చు, అయితే చిప్-టు-చిప్ బంధం మరియు చిప్-టు-వేఫర్ బంధం 3D సర్క్యూట్ ప్యాకేజింగ్ ద్వారా మాత్రమే సాధించబడతాయి.
(3) 3D సర్క్యూట్ ప్యాకేజింగ్ ప్రక్రియ ద్వారా అనుసంధానించబడిన చిప్‌ల మధ్య ఖాళీలు ఉన్నాయి మరియు సిస్టమ్ యొక్క యాంత్రిక మరియు విద్యుత్ లక్షణాల స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారించడానికి సిస్టమ్ యొక్క ఉష్ణ వాహకత మరియు ఉష్ణ విస్తరణ గుణకాన్ని సర్దుబాటు చేయడానికి విద్యుద్వాహక పదార్థాలను పూరించాలి; 3D సిలికాన్ ప్యాకేజింగ్ ప్రక్రియ ద్వారా అనుసంధానించబడిన చిప్‌ల మధ్య ఖాళీలు లేవు మరియు చిప్ యొక్క విద్యుత్ వినియోగం, వాల్యూమ్ మరియు బరువు తక్కువగా ఉంటాయి మరియు విద్యుత్ పనితీరు అద్భుతమైనది.
TSV ప్రక్రియ సబ్‌స్ట్రేట్ ద్వారా నిలువు సిగ్నల్ మార్గాన్ని నిర్మించగలదు మరియు త్రిమితీయ కండక్టర్ మార్గాన్ని రూపొందించడానికి సబ్‌స్ట్రేట్ ఎగువన మరియు దిగువన ఉన్న RDLని కనెక్ట్ చేస్తుంది. అందువల్ల, త్రిమితీయ నిష్క్రియ పరికర నిర్మాణాన్ని నిర్మించడానికి TSV ప్రక్రియ ముఖ్యమైన మూలస్తంభాలలో ఒకటి.
ఫ్రంట్ ఎండ్ ఆఫ్ లైన్ (FEOL) మరియు బ్యాక్ ఎండ్ ఆఫ్ లైన్ (BEOL) మధ్య ఉన్న క్రమం ప్రకారం, TSV ప్రక్రియను మూడు ప్రధాన స్రవంతి తయారీ ప్రక్రియలుగా విభజించవచ్చు, అవి మొదటి (వయా ఫస్ట్) ద్వారా, మిడిల్ (మిడిల్ ద్వారా) మరియు చిత్రంలో చూపిన విధంగా చివరి (చివరి ద్వారా) ప్రక్రియ ద్వారా.
1. ఎచింగ్ ప్రక్రియ ద్వారా
TSV నిర్మాణాన్ని తయారు చేయడానికి ఎచింగ్ ప్రక్రియ కీలకం. తగిన ఎచింగ్ ప్రక్రియను ఎంచుకోవడం TSV యొక్క మెకానికల్ బలం మరియు విద్యుత్ లక్షణాలను సమర్థవంతంగా మెరుగుపరుస్తుంది మరియు TSV త్రిమితీయ పరికరాల యొక్క మొత్తం విశ్వసనీయతకు మరింత సంబంధించినది.
ప్రస్తుతం, ఎచింగ్ ప్రక్రియల ద్వారా నాలుగు ప్రధాన స్రవంతి TSV ఉన్నాయి: డీప్ రియాక్టివ్ అయాన్ ఎచింగ్ (DRIE), వెట్ ఎచింగ్, ఫోటో-అసిస్టెడ్ ఎలక్ట్రోకెమికల్ ఎచింగ్ (PAECE) మరియు లేజర్ డ్రిల్లింగ్.
(1) డీప్ రియాక్టివ్ అయాన్ ఎచింగ్ (DRIE)
డీప్ రియాక్టివ్ అయాన్ ఎచింగ్, DRIE ప్రాసెస్ అని కూడా పిలుస్తారు, ఇది సాధారణంగా ఉపయోగించే TSV ఎచింగ్ ప్రక్రియ, ఇది ప్రధానంగా అధిక కారక నిష్పత్తితో నిర్మాణాల ద్వారా TSVని గ్రహించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. సాంప్రదాయ ప్లాస్మా ఎచింగ్ ప్రక్రియలు సాధారణంగా అనేక మైక్రాన్ల ఎచింగ్ డెప్త్‌ను మాత్రమే సాధించగలవు, తక్కువ ఎచింగ్ రేటు మరియు ఎచింగ్ మాస్క్ సెలెక్టివిటీ లేకపోవడం. బాష్ ఈ ప్రాతిపదికన సంబంధిత ప్రక్రియ మెరుగుదలలు చేసింది. SF6ని రియాక్టివ్ గ్యాస్‌గా ఉపయోగించడం ద్వారా మరియు సైడ్‌వాల్స్‌కు పాసివేషన్ ప్రొటెక్షన్‌గా ఎచింగ్ ప్రక్రియలో C4F8 గ్యాస్‌ను విడుదల చేయడం ద్వారా, మెరుగైన DRIE ప్రక్రియ అధిక కారక నిష్పత్తి వయాస్‌ని చెక్కడానికి అనుకూలంగా ఉంటుంది. అందువల్ల, దాని ఆవిష్కర్త తర్వాత దీనిని బాష్ ప్రక్రియ అని కూడా పిలుస్తారు.
దిగువ బొమ్మ DRIE ప్రక్రియను చెక్కడం ద్వారా ఏర్పడిన అధిక కారక నిష్పత్తి యొక్క ఫోటో.
DRIE ప్రక్రియ దాని మంచి నియంత్రణ కారణంగా TSV ప్రక్రియలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నప్పటికీ, దాని ప్రతికూలత ఏమిటంటే సైడ్‌వాల్ ఫ్లాట్‌నెస్ పేలవంగా ఉంటుంది మరియు స్కాలోప్ ఆకారపు ముడతలు ఏర్పడతాయి. అధిక కారక నిష్పత్తి వయాస్‌ను చెక్కేటప్పుడు ఈ లోపం మరింత ముఖ్యమైనది.
(2) వెట్ ఎచింగ్
వెట్ ఎచింగ్ అనేది రంధ్రాల ద్వారా చెక్కడానికి ముసుగు మరియు రసాయన ఎచింగ్ కలయికను ఉపయోగిస్తుంది. సాధారణంగా ఉపయోగించే ఎచింగ్ సొల్యూషన్ KOH, ఇది మాస్క్ ద్వారా రక్షించబడని సిలికాన్ సబ్‌స్ట్రేట్‌పై స్థానాలను చెక్కగలదు, తద్వారా కావలసిన త్రూ-హోల్ నిర్మాణాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. వెట్ ఎచింగ్ అనేది ప్రారంభ త్రూ-హోల్ ఎచింగ్ ప్రక్రియ అభివృద్ధి చేయబడింది. దాని ప్రక్రియ దశలు మరియు అవసరమైన పరికరాలు సాపేక్షంగా సరళమైనవి కాబట్టి, తక్కువ ఖర్చుతో TSV యొక్క భారీ ఉత్పత్తికి ఇది అనుకూలంగా ఉంటుంది. అయినప్పటికీ, ఈ పద్ధతి ద్వారా ఏర్పడిన త్రూ-హోల్ సిలికాన్ పొర యొక్క స్ఫటిక విన్యాసాన్ని ప్రభావితం చేస్తుందని దాని రసాయన ఎచింగ్ మెకానిజం నిర్ణయిస్తుంది, ఇది ఎచెడ్ త్రూ-హోల్ నాన్-వర్టికల్‌గా చేస్తుంది, అయితే విస్తృత ఎగువ మరియు ఇరుకైన దిగువ యొక్క స్పష్టమైన దృగ్విషయాన్ని చూపుతుంది. ఈ లోపం TSV తయారీలో వెట్ ఎచింగ్ అప్లికేషన్‌ను పరిమితం చేస్తుంది.
(3) ఫోటో-సహాయక ఎలక్ట్రోకెమికల్ ఎచింగ్ (PAECE)
ఫోటో-సహాయక ఎలక్ట్రోకెమికల్ ఎచింగ్ (PAECE) యొక్క ప్రాథమిక సూత్రం ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జతల ఉత్పత్తిని వేగవంతం చేయడానికి అతినీలలోహిత కాంతిని ఉపయోగించడం, తద్వారా ఎలెక్ట్రోకెమికల్ ఎచింగ్ ప్రక్రియను వేగవంతం చేయడం. విస్తృతంగా ఉపయోగించే DRIE ప్రక్రియతో పోలిస్తే, PAECE ప్రక్రియ 100:1 కంటే ఎక్కువ అల్ట్రా-లార్జ్ యాస్పెక్ట్ రేషియో త్రూ-హోల్ స్ట్రక్చర్‌లను చెక్కడానికి మరింత అనుకూలంగా ఉంటుంది, అయితే దీని ప్రతికూలత ఏమిటంటే, ఎచింగ్ డెప్త్ యొక్క నియంత్రణ DRIE కంటే బలహీనంగా ఉంటుంది మరియు దాని సాంకేతికత తదుపరి పరిశోధన మరియు ప్రక్రియ మెరుగుదల అవసరం.
(4) లేజర్ డ్రిల్లింగ్
పై మూడు పద్ధతులకు భిన్నంగా ఉంటుంది. లేజర్ డ్రిల్లింగ్ పద్ధతి పూర్తిగా భౌతిక పద్ధతి. ఇది ప్రధానంగా TSV యొక్క త్రూ-హోల్ నిర్మాణాన్ని భౌతికంగా గ్రహించడానికి నిర్దేశిత ప్రాంతంలోని ఉపరితల పదార్థాన్ని కరిగించి మరియు ఆవిరి చేయడానికి అధిక-శక్తి లేజర్ రేడియేషన్‌ను ఉపయోగిస్తుంది.
లేజర్ డ్రిల్లింగ్ ద్వారా ఏర్పడిన త్రూ-హోల్ అధిక కారక నిష్పత్తిని కలిగి ఉంటుంది మరియు సైడ్‌వాల్ ప్రాథమికంగా నిలువుగా ఉంటుంది. అయినప్పటికీ, లేజర్ డ్రిల్లింగ్ వాస్తవానికి త్రూ-హోల్‌ను రూపొందించడానికి స్థానిక తాపనాన్ని ఉపయోగిస్తుంది కాబట్టి, TSV యొక్క రంధ్రం గోడ ఉష్ణ నష్టం ద్వారా ప్రతికూలంగా ప్రభావితమవుతుంది మరియు విశ్వసనీయతను తగ్గిస్తుంది.
2. లైనర్ లేయర్ నిక్షేపణ ప్రక్రియ
TSV తయారీకి మరో కీలకమైన సాంకేతికత లైనర్ లేయర్ నిక్షేపణ ప్రక్రియ.
త్రూ-హోల్ చెక్కబడిన తర్వాత లైనర్ లేయర్ నిక్షేపణ ప్రక్రియ జరుగుతుంది. డిపాజిట్ చేయబడిన లైనర్ పొర సాధారణంగా SiO2 వంటి ఆక్సైడ్. లైనర్ లేయర్ TSV యొక్క అంతర్గత కండక్టర్ మరియు సబ్‌స్ట్రేట్ మధ్య ఉంది మరియు ప్రధానంగా DC కరెంట్ లీకేజీని వేరుచేసే పాత్రను పోషిస్తుంది. ఆక్సైడ్‌ను డిపాజిట్ చేయడంతో పాటు, తదుపరి ప్రక్రియలో కండక్టర్ ఫిల్లింగ్ కోసం అవరోధం మరియు విత్తన పొరలు కూడా అవసరం.
తయారు చేయబడిన లైనర్ లేయర్ క్రింది రెండు ప్రాథమిక అవసరాలను తీర్చాలి:
(1) ఇన్సులేటింగ్ లేయర్ యొక్క బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ TSV యొక్క వాస్తవ పని అవసరాలకు అనుగుణంగా ఉండాలి;
(2) డిపాజిట్ చేయబడిన పొరలు చాలా స్థిరంగా ఉంటాయి మరియు ఒకదానికొకటి మంచి సంశ్లేషణను కలిగి ఉంటాయి.
కింది బొమ్మ ప్లాస్మా మెరుగుపరచబడిన రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ (PECVD) ద్వారా జమ చేయబడిన లైనర్ పొర యొక్క ఫోటోను చూపుతుంది.
వివిధ TSV తయారీ ప్రక్రియలకు అనుగుణంగా నిక్షేపణ ప్రక్రియను సర్దుబాటు చేయాలి. ఫ్రంట్ త్రూ-హోల్ ప్రక్రియ కోసం, ఆక్సైడ్ పొర నాణ్యతను మెరుగుపరచడానికి అధిక-ఉష్ణోగ్రత నిక్షేపణ ప్రక్రియను ఉపయోగించవచ్చు.
విలక్షణమైన అధిక-ఉష్ణోగ్రత నిక్షేపణ టెట్రాఇథైల్ ఆర్థోసిలికేట్ (TEOS) ఆధారంగా థర్మల్ ఆక్సీకరణ ప్రక్రియతో కలిపి అత్యంత స్థిరమైన అధిక-నాణ్యత SiO2 ఇన్సులేటింగ్ పొరను ఏర్పరుస్తుంది. మిడిల్ త్రూ-హోల్ మరియు బ్యాక్ త్రూ-హోల్ ప్రక్రియ కోసం, నిక్షేపణ సమయంలో BEOL ప్రక్రియ పూర్తయినందున, BEOL మెటీరియల్‌తో అనుకూలతను నిర్ధారించడానికి తక్కువ-ఉష్ణోగ్రత పద్ధతి అవసరం.
ఈ పరిస్థితిలో, SiO2 లేదా SiNxని ఇన్సులేటింగ్ లేయర్‌గా డిపాజిట్ చేయడానికి PECVDని ఉపయోగించడంతో సహా నిక్షేపణ ఉష్ణోగ్రత 450°కి పరిమితం చేయాలి.
దట్టమైన ఇన్సులేటింగ్ పొరను పొందేందుకు Al2O3ని డిపాజిట్ చేయడానికి అటామిక్ లేయర్ డిపాజిషన్ (ALD)ని ఉపయోగించడం మరొక సాధారణ పద్ధతి.
3. మెటల్ నింపే ప్రక్రియ
TSV నింపే ప్రక్రియ లైనర్ నిక్షేపణ ప్రక్రియ తర్వాత వెంటనే నిర్వహించబడుతుంది, ఇది TSV నాణ్యతను నిర్ణయించే మరొక కీలక సాంకేతికత.
డోప్డ్ పాలీసిలికాన్, టంగ్‌స్టన్, కార్బన్ నానోట్యూబ్‌లు మొదలైన వాటిని పూరించగల పదార్థాలలో ఉపయోగించే ప్రక్రియపై ఆధారపడి ఉంటుంది, అయితే చాలా ప్రధాన స్రవంతి ఇప్పటికీ ఎలక్ట్రోప్లేట్ చేయబడిన రాగి, ఎందుకంటే దాని ప్రక్రియ పరిపక్వమైనది మరియు దాని విద్యుత్ మరియు ఉష్ణ వాహకత సాపేక్షంగా ఎక్కువగా ఉంటుంది.
త్రూ హోల్‌లో దాని ఎలెక్ట్రోప్లేటింగ్ రేటు పంపిణీ వ్యత్యాసం ప్రకారం, చిత్రంలో చూపిన విధంగా దీనిని ప్రధానంగా సబ్‌కన్ఫార్మల్, కన్ఫార్మల్, సూపర్ కన్ఫార్మల్ మరియు బాటమ్-అప్ ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్ పద్ధతులుగా విభజించవచ్చు.
సబ్ కన్ఫార్మల్ ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్ ప్రధానంగా TSV పరిశోధన యొక్క ప్రారంభ దశలో ఉపయోగించబడింది. మూర్తి (a)లో చూపినట్లుగా, విద్యుద్విశ్లేషణ ద్వారా అందించబడిన Cu అయాన్‌లు పైభాగంలో కేంద్రీకృతమై ఉంటాయి, అయితే దిగువన తగినంతగా అనుబంధించబడదు, దీని వలన త్రూ-హోల్ పైభాగంలో ఉన్న ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్ రేటు పైభాగం కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. అందువల్ల, త్రూ-హోల్ యొక్క పైభాగం పూర్తిగా పూరించడానికి ముందే ముందుగానే మూసివేయబడుతుంది మరియు లోపల పెద్ద శూన్యత ఏర్పడుతుంది.
కన్ఫార్మల్ ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్ పద్ధతి యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం మరియు ఫోటో మూర్తి (బి)లో చూపబడ్డాయి. Cu అయాన్ల యొక్క ఏకరీతి అనుబంధాన్ని నిర్ధారించడం ద్వారా, త్రూ-హోల్‌లోని ప్రతి స్థానం వద్ద ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్ రేటు ప్రాథమికంగా ఒకే విధంగా ఉంటుంది, కాబట్టి లోపల ఒక సీమ్ మాత్రమే మిగిలి ఉంటుంది మరియు సబ్‌కన్ఫార్మల్ ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్ పద్ధతి కంటే శూన్య పరిమాణం చాలా తక్కువగా ఉంటుంది, కాబట్టి ఇది విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది.
శూన్య-రహిత పూరక ప్రభావాన్ని మరింత సాధించడానికి, కన్ఫార్మల్ ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్ పద్ధతిని ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి సూపర్ కన్ఫార్మల్ ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్ పద్ధతి ప్రతిపాదించబడింది. మూర్తి (సి)లో చూపినట్లుగా, Cu అయాన్ల సరఫరాను నియంత్రించడం ద్వారా, దిగువన ఉన్న ఫిల్లింగ్ రేటు ఇతర స్థానాల్లో కంటే కొంచెం ఎక్కువగా ఉంటుంది, తద్వారా ఎడమవైపు ఉన్న సీమ్‌ను పూర్తిగా తొలగించడానికి దిగువ నుండి పైకి ఫిల్లింగ్ రేటు యొక్క స్టెప్ గ్రేడియంట్‌ను ఆప్టిమైజ్ చేస్తుంది. కన్ఫార్మల్ ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్ పద్ధతి ద్వారా, పూర్తిగా శూన్యం లేని మెటల్ రాగి పూరకం సాధించడానికి.
బాటమ్-అప్ ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్ పద్ధతిని సూపర్-కన్ఫార్మల్ పద్ధతి యొక్క ప్రత్యేక సందర్భంగా పరిగణించవచ్చు. ఈ సందర్భంలో, దిగువ మినహా ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్ రేటు సున్నాకి అణచివేయబడుతుంది మరియు ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్ మాత్రమే క్రమంగా దిగువ నుండి పైకి నిర్వహించబడుతుంది. కన్ఫార్మల్ ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్ పద్ధతి యొక్క శూన్య-రహిత ప్రయోజనంతో పాటు, ఈ పద్ధతి మొత్తం ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్ సమయాన్ని కూడా సమర్థవంతంగా తగ్గిస్తుంది, కాబట్టి ఇది ఇటీవలి సంవత్సరాలలో విస్తృతంగా అధ్యయనం చేయబడింది.
4. RDL ప్రక్రియ సాంకేతికత
త్రిమితీయ ప్యాకేజింగ్ ప్రక్రియలో RDL ప్రక్రియ ఒక అనివార్యమైన ప్రాథమిక సాంకేతికత. ఈ ప్రక్రియ ద్వారా, పోర్ట్ రీడిస్ట్రిబ్యూషన్ లేదా ప్యాకేజీల మధ్య ఇంటర్ కనెక్షన్ యొక్క ప్రయోజనాన్ని సాధించడానికి సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క రెండు వైపులా మెటల్ ఇంటర్‌కనెక్షన్‌లను తయారు చేయవచ్చు. అందువల్ల, RDL ప్రక్రియ ఫ్యాన్-ఇన్-ఫ్యాన్-అవుట్ లేదా 2.5D/3D ప్యాకేజింగ్ సిస్టమ్‌లలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది.
త్రిమితీయ పరికరాలను నిర్మించే ప్రక్రియలో, వివిధ రకాల త్రిమితీయ పరికరాల నిర్మాణాలను గ్రహించడానికి TSVని ఇంటర్‌కనెక్ట్ చేయడానికి RDL ప్రక్రియ సాధారణంగా ఉపయోగించబడుతుంది.
ప్రస్తుతం రెండు ప్రధాన స్రవంతి RDL ప్రక్రియలు ఉన్నాయి. మొదటిది ఫోటోసెన్సిటివ్ పాలిమర్‌లపై ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు రాగి ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్ మరియు ఎచింగ్ ప్రక్రియలతో కలిపి ఉంటుంది; మరొకటి PECVD మరియు కెమికల్ మెకానికల్ పాలిషింగ్ (CMP) ప్రక్రియతో కలిపి Cu డమాస్కస్ ప్రక్రియను ఉపయోగించడం ద్వారా అమలు చేయబడుతుంది.
కిందివి వరుసగా ఈ రెండు RDLల యొక్క ప్రధాన స్రవంతి ప్రక్రియ మార్గాలను పరిచయం చేస్తాయి.
ఫోటోసెన్సిటివ్ పాలిమర్‌పై ఆధారపడిన RDL ప్రక్రియ పై చిత్రంలో చూపబడింది.
మొదట, PI లేదా BCB జిగురు పొర యొక్క ఉపరితలంపై భ్రమణం ద్వారా పూత పూయబడుతుంది మరియు వేడి చేయడం మరియు క్యూరింగ్ చేసిన తర్వాత, కావలసిన స్థానంలో రంధ్రాలను తెరవడానికి ఫోటోలిథోగ్రఫీ ప్రక్రియ ఉపయోగించబడుతుంది, ఆపై చెక్కడం జరుగుతుంది. తరువాత, ఫోటోరేసిస్ట్‌ను తీసివేసిన తర్వాత, Ti మరియు Cu వరుసగా ఒక అవరోధ పొరగా మరియు విత్తన పొరగా భౌతిక ఆవిరి నిక్షేపణ ప్రక్రియ (PVD) ద్వారా పొరపై చిమ్ముతారు. తరువాత, ఫోటోలిథోగ్రఫీ మరియు ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్ Cu ప్రక్రియలను కలపడం ద్వారా బహిర్గతం చేయబడిన Ti/Cu పొరపై RDL యొక్క మొదటి పొర తయారు చేయబడుతుంది, ఆపై ఫోటోరేసిస్ట్ తీసివేయబడుతుంది మరియు అదనపు Ti మరియు Cu తొలగించబడతాయి. బహుళ-పొర RDL నిర్మాణాన్ని రూపొందించడానికి పై దశలను పునరావృతం చేయండి. ఈ పద్ధతి ప్రస్తుతం పరిశ్రమలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది.
RDL తయారీకి మరొక పద్ధతి ప్రధానంగా Cu డమాస్కస్ ప్రక్రియపై ఆధారపడి ఉంటుంది, ఇది PECVD మరియు CMP ప్రక్రియలను మిళితం చేస్తుంది.
ఫోటోసెన్సిటివ్ పాలిమర్ ఆధారంగా ఈ పద్ధతి మరియు RDL ప్రక్రియ మధ్య వ్యత్యాసం ఏమిటంటే, ప్రతి పొరను తయారు చేసే మొదటి దశలో, PECVD అనేది SiO2 లేదా Si3N4ని ఇన్సులేటింగ్ లేయర్‌గా డిపాజిట్ చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది, ఆపై ఫోటోలిథోగ్రఫీ ద్వారా ఇన్సులేటింగ్ లేయర్‌పై విండో ఏర్పడుతుంది. రియాక్టివ్ అయాన్ ఎచింగ్, మరియు Ti/Cu అవరోధం/విత్తన పొర మరియు కండక్టర్ రాగి వరుసగా చిమ్ముతాయి, ఆపై కండక్టర్ పొర CMP ప్రక్రియ ద్వారా అవసరమైన మందానికి పలచబడుతుంది, అంటే RDL పొర లేదా త్రూ-హోల్ పొర ఏర్పడుతుంది.
క్రింది బొమ్మ Cu డమాస్కస్ ప్రక్రియ ఆధారంగా నిర్మించిన బహుళ-పొర RDL యొక్క క్రాస్-సెక్షన్ యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం మరియు ఫోటో. TSV మొదట త్రూ-హోల్ లేయర్ V01కి కనెక్ట్ చేయబడి, ఆపై RDL1, త్రూ-హోల్ లేయర్ V12 మరియు RDL2 క్రమంలో కింది నుండి పైకి పేర్చబడిందని గమనించవచ్చు.
RDL యొక్క ప్రతి లేయర్ లేదా త్రూ-హోల్ లేయర్ పై పద్ధతి ప్రకారం క్రమంలో తయారు చేయబడుతుంది.RDL ప్రక్రియకు CMP ప్రక్రియను ఉపయోగించడం అవసరం కాబట్టి, ఫోటోసెన్సిటివ్ పాలిమర్‌పై ఆధారపడిన RDL ప్రక్రియ కంటే దాని తయారీ వ్యయం ఎక్కువగా ఉంటుంది, కాబట్టి దాని అప్లికేషన్ చాలా తక్కువగా ఉంటుంది.
5. IPD ప్రక్రియ సాంకేతికత
త్రిమితీయ పరికరాల తయారీకి, MMICలో డైరెక్ట్ ఆన్-చిప్ ఇంటిగ్రేషన్‌తో పాటు, IPD ప్రక్రియ మరొక మరింత సౌకర్యవంతమైన సాంకేతిక మార్గాన్ని అందిస్తుంది.
IPD ప్రాసెస్ అని కూడా పిలువబడే ఇంటిగ్రేటెడ్ పాసివ్ పరికరాలు, ఆన్-చిప్ ఇండక్టర్‌లు, కెపాసిటర్లు, రెసిస్టర్‌లు, బాలన్ కన్వర్టర్‌లు మొదలైన వాటితో సహా ఏదైనా నిష్క్రియ పరికరాల కలయికను ప్రత్యేక సబ్‌స్ట్రేట్‌లో ఏకీకృతం చేసి, బదిలీ బోర్డు రూపంలో నిష్క్రియ పరికర లైబ్రరీని ఏర్పరుస్తాయి. డిజైన్ అవసరాలకు అనుగుణంగా సరళంగా పిలుస్తారు.
IPD ప్రక్రియలో, నిష్క్రియ పరికరాలు తయారు చేయబడతాయి మరియు నేరుగా బదిలీ బోర్డ్‌లో ఏకీకృతం చేయబడతాయి, దాని ప్రక్రియ ప్రవాహం ICల ఆన్-చిప్ ఇంటిగ్రేషన్ కంటే సరళమైనది మరియు తక్కువ ఖర్చుతో కూడుకున్నది మరియు నిష్క్రియ పరికర లైబ్రరీగా ముందుగానే భారీగా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది.
TSV త్రీ-డైమెన్షనల్ పాసివ్ డివైస్ తయారీ కోసం, TSV మరియు RDLతో సహా త్రీ-డైమెన్షనల్ ప్యాకేజింగ్ ప్రక్రియల వ్యయ భారాన్ని IPD సమర్థవంతంగా భర్తీ చేయగలదు.
ఖర్చు ప్రయోజనాలతో పాటు, IPD యొక్క మరొక ప్రయోజనం దాని అధిక వశ్యత. దిగువ చిత్రంలో చూపిన విధంగా IPD యొక్క వశ్యతలో ఒకటి విభిన్న ఏకీకరణ పద్ధతులలో ప్రతిబింబిస్తుంది. ఫిగర్ (ఎ)లో చూపిన విధంగా ఫ్లిప్-చిప్ ప్రక్రియ ద్వారా ప్యాకేజీ సబ్‌స్ట్రేట్‌లోకి IPDని నేరుగా ఇంటిగ్రేట్ చేసే రెండు ప్రాథమిక పద్ధతులతో పాటు లేదా మూర్తి (బి)లో చూపిన విధంగా బంధన ప్రక్రియ, IPD యొక్క మరొక పొరను ఒక లేయర్‌పై ఏకీకృతం చేయవచ్చు. నిష్క్రియ పరికర కలయికల విస్తృత శ్రేణిని సాధించడానికి గణాంకాలు (సి)-(ఇ)లో చూపిన విధంగా IPD.
అదే సమయంలో, Figure (f)లో చూపినట్లుగా, IPDని నేరుగా అధిక-సాంద్రత ప్యాకేజింగ్ సిస్టమ్‌ను నిర్మించడానికి నేరుగా దానిలో ఇంటిగ్రేటెడ్ చిప్‌ను పూడ్చేందుకు అడాప్టర్ బోర్డ్‌గా ఉపయోగించవచ్చు.
త్రీ-డైమెన్షనల్ నిష్క్రియ పరికరాలను రూపొందించడానికి IPDని ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు, TSV ప్రక్రియ మరియు RDL ప్రక్రియను కూడా ఉపయోగించవచ్చు. ప్రక్రియ ప్రవాహం ప్రాథమికంగా పైన పేర్కొన్న ఆన్-చిప్ ఇంటిగ్రేషన్ ప్రాసెసింగ్ పద్ధతి వలె ఉంటుంది మరియు పునరావృతం కాదు; తేడా ఏమిటంటే, ఇంటిగ్రేషన్ యొక్క వస్తువు చిప్ నుండి అడాప్టర్ బోర్డ్‌కి మార్చబడినందున, క్రియాశీల ప్రాంతం మరియు ఇంటర్‌కనెక్షన్ లేయర్‌పై త్రిమితీయ ప్యాకేజింగ్ ప్రక్రియ యొక్క ప్రభావాన్ని పరిగణించాల్సిన అవసరం లేదు. ఇది IPD యొక్క మరొక కీలక వశ్యతకు దారి తీస్తుంది: నిష్క్రియ పరికరాల రూపకల్పన అవసరాలకు అనుగుణంగా వివిధ రకాల ఉపరితల పదార్థాలను సరళంగా ఎంచుకోవచ్చు.
IPD కోసం అందుబాటులో ఉన్న సబ్‌స్ట్రేట్ మెటీరియల్‌లు Si మరియు GaN వంటి సాధారణ సెమీకండక్టర్ సబ్‌స్ట్రేట్ మెటీరియల్స్ మాత్రమే కాకుండా, Al2O3 సెరామిక్స్, తక్కువ-ఉష్ణోగ్రత/అధిక-ఉష్ణోగ్రత సహ-ఫైర్డ్ సిరామిక్స్, గ్లాస్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లు మొదలైనవి కూడా. ఈ ఫీచర్ నిష్క్రియ రూపకల్పన సౌలభ్యాన్ని సమర్థవంతంగా విస్తరిస్తుంది. IPD ద్వారా అనుసంధానించబడిన పరికరాలు.
ఉదాహరణకు, IPDచే ఏకీకృతం చేయబడిన త్రీ-డైమెన్షనల్ పాసివ్ ఇండక్టర్ స్ట్రక్చర్ ఇండక్టర్ యొక్క పనితీరును సమర్థవంతంగా మెరుగుపరచడానికి గ్లాస్ సబ్‌స్ట్రేట్‌ను ఉపయోగించవచ్చు. TSV భావనకు విరుద్ధంగా, గ్లాస్ సబ్‌స్ట్రేట్‌పై చేసిన త్రూ-హోల్స్‌ను త్రూ-గ్లాస్ వయాస్ (TGV) అని కూడా అంటారు. IPD మరియు TGV ప్రక్రియల ఆధారంగా తయారు చేయబడిన త్రీ-డైమెన్షనల్ ఇండక్టర్ యొక్క ఫోటో క్రింది చిత్రంలో చూపబడింది. గ్లాస్ సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క రెసిస్టివిటీ Si వంటి సాంప్రదాయ సెమీకండక్టర్ పదార్థాల కంటే చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది కాబట్టి, TGV త్రీ-డైమెన్షనల్ ఇండక్టర్ మెరుగైన ఇన్సులేషన్ లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది మరియు అధిక పౌనఃపున్యాల వద్ద సబ్‌స్ట్రేట్ పరాన్నజీవి ప్రభావం వల్ల కలిగే ఇన్సర్షన్ నష్టం వాటి కంటే చాలా తక్కువగా ఉంటుంది. సంప్రదాయ TSV త్రిమితీయ ఇండక్టర్.
మరోవైపు, మెటల్-ఇన్సులేటర్-మెటల్ (MIM) కెపాసిటర్‌లను గ్లాస్ సబ్‌స్ట్రేట్ IPDపై సన్నని ఫిల్మ్ డిపాజిషన్ ప్రక్రియ ద్వారా తయారు చేయవచ్చు మరియు TGV త్రీ-డైమెన్షనల్ ఇండక్టర్‌తో పరస్పరం అనుసంధానించబడి త్రిమితీయ నిష్క్రియ వడపోత నిర్మాణాన్ని రూపొందించవచ్చు. అందువల్ల, IPD ప్రక్రియ కొత్త త్రిమితీయ నిష్క్రియ పరికరాల అభివృద్ధికి విస్తృత అప్లికేషన్ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంది.
పోస్ట్ సమయం: నవంబర్-12-2024