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25D封装的关键工艺

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所谓2.5D指的就是芯片做好先不封装,而是在同一个基板上平行排列,然后通过引线键合或倒装芯片或硅通孔的工艺连接到中介层上,将多个功能芯片在垂直方向上连接起来的制造工艺。这种封装工艺可以减小封装尺寸面积,减少芯片纵向间互连的距离并提高芯片的电气性能指标。因产品不同,不同厂家集成技术的路线也存在差异,2.5DSiP工艺和技术并没有一个统一的标准,但以有Interposer的工艺为主流。

目前Interposer主要是硅基材质,利用硅作为转接板,TSV为线路互连工具,使DRAM和CPU、GPU、SoC等芯片实现互连,通过SiliconInter-poser实现高速的运算和数据交流,降低功耗,提升效率。一般是通过SiliconInterposer将不同芯片之间联合运算的结果,通过TSV传到与之连接的线路板。

所以SiliconInterposer相当于连接多个芯片和同一线路板的桥梁,使集成系统变小,更省电,具有更大带宽。2.5D封装工艺示意图的示例,其封装工艺主要分为以下三个步骤:第一步,形成3D-DRAM芯片集成。第二步,形成Si-Interposer。第三步,将第一步的3D-DRAM芯片和CPU/GPU/SoC芯片与Si-Inter-poser集成。

关键工艺解释说明:晶圆减薄,是指从晶圆背面采用化学机械抛光方式进行研磨,将晶圆减薄到适合封装的程度。具体是指将晶圆放置在承载体与表面铺有抛光垫的旋转工作台之间,沿着一条输送管,将产生化学反应的化学助剂不断地喷出,在化学蚀刻与机械磨削两者相互作用下,能将芯片上凸出的沉积层加以去除的一种平坦化技术。晶圆减薄广泛地应用在金属膜及低介电常数介电层的制程上。

由于晶圆的尺寸越来越大,为了增加晶圆的机械强度,防止晶圆在加工过程中发生变形、开裂,其厚度也一直在增加。但是随着系统朝轻薄短小的方向发展,芯片封装后模块的厚度变得越来越薄,因此在封装之前一定要将晶圆的厚度减薄到可以接受的程度,以满足芯片装配的要求。

晶圆划片,是半导体芯片制造工艺流程中一道必不可少的工序,在晶圆制造中属后道工序。将做好芯片的整片晶圆按芯片大小分割成单一的芯片,称之为晶圆划片。最早的晶圆是用划片系统进行划片的,现在这种方法占据了世界芯片切割市场的较大份额,特别是在非集成电路晶圆划片领域。

另外,金刚石锯片划片方法也是目前常见的晶圆划片方法。而新型的激光晶圆划片属于无接触式加工,不对晶圆产生机械应力的作用,对晶圆损伤较小。由于激光在聚焦上的优点,聚焦点可小到亚微米数量级,从而对晶圆的微处理更具优越性。凸块,是在倒装芯片或带TSV的多个部件之间叠加焊接所需的焊盘上添加的凸点。

凸块制作技术可采用电镀法、化学镀法、蒸发法和锡膏印刷法等,但以电镀的方法应用最为广泛,因为其可以做到更小的尺寸,达到更高的生产效率及更好的可靠性。凸块技术不论在倒装芯片,还是在2.5D或3D封装工艺中都是非常常见的重要制程。以下将详细阐述关于凸块的制作技术。




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