Çip istehsal prosesinin tam izahı (2/2): vaflidən qablaşdırmaya və sınaqdan keçirməyə qədər

Hər bir yarımkeçirici məhsulun istehsalı yüzlərlə proses tələb edir və bütün istehsal prosesi səkkiz mərhələyə bölünür:vafli emalı - oksidləşmə - fotolitoqrafiya - aşındırma - nazik təbəqənin çökməsi - qarşılıqlı əlaqə - sınaq - qablaşdırma.

Addım 5: İncə filmin çökməsi

Çipin içərisində mikro cihazları yaratmaq üçün davamlı olaraq nazik təbəqələrin təbəqələrini yerləşdirmək və artıq hissələri aşındırmaqla çıxarmaq, həmçinin müxtəlif cihazları ayırmaq üçün bəzi materiallar əlavə etmək lazımdır. Hər bir tranzistor və ya yaddaş hüceyrəsi yuxarıdakı proses vasitəsilə addım-addım qurulur. Burada bəhs etdiyimiz “nazik təbəqə” adi mexaniki emal üsulları ilə istehsalı mümkün olmayan, qalınlığı 1 mikrondan (μm, metrin milyonda biri) az olan “plyonka”ya aiddir. Tələb olunan molekulyar və ya atom vahidlərini ehtiva edən bir filmin vafli üzərində yerləşdirilməsi prosesi "çökmə" dir.

Çox qatlı yarımkeçirici konstruksiya yaratmaq üçün ilk növbədə cihazın stəkini düzəltməliyik, yəni vaflinin səthinə növbə ilə bir neçə qat nazik metal (keçirici) plyonkalar və dielektrik (izolyasiyaedici) plyonkalar yığmaq və sonra artıqlığı çıxarmaq lazımdır. üç ölçülü struktur yaratmaq üçün təkrar aşındırma prosesləri vasitəsilə hissələri. Çökmə prosesləri üçün istifadə edilə bilən üsullara kimyəvi buxar çökdürmə (CVD), atom təbəqəsinin çökməsi (ALD) və fiziki buxar çökməsi (PVD) daxildir və bu üsullardan istifadə edən üsullar quru və yaş çökmələrə bölünə bilər.

Kimyəvi buxar çökməsi (CVD)

Kimyəvi buxar çökdürülməsində, prekursor qazlar bir reaksiya kamerasında reaksiyaya girərək vaflinin səthinə yapışdırılmış nazik bir film və kameradan çıxarılan əlavə məhsullar əmələ gətirir. Plazma ilə gücləndirilmiş kimyəvi buxarın çökməsi reaktiv qazları yaratmaq üçün plazmadan istifadə edir. Bu üsul reaksiya temperaturunu azaldır, temperatura həssas strukturlar üçün ideal hala gətirir. Plazmadan istifadə həmçinin çöküntülərin sayını azalda bilər ki, bu da çox vaxt daha yüksək keyfiyyətli filmlərə səbəb olur.

Atom qatının çökməsi (ALD)

Atom təbəqəsinin çökməsi eyni anda yalnız bir neçə atom təbəqəsi qoyaraq nazik təbəqələr əmələ gətirir. Bu metodun açarı müəyyən bir ardıcıllıqla yerinə yetirilən müstəqil addımları dövrə vurmaq və yaxşı nəzarəti saxlamaqdır. Vafli səthinin bir prekursorla örtülməsi ilk addımdır və sonra vafli səthində istədiyiniz maddəni yaratmaq üçün prekursorla reaksiya vermək üçün müxtəlif qazlar daxil edilir.

Fiziki buxar çökməsi (PVD)

Adından da göründüyü kimi, fiziki buxar çökmə fiziki vasitələrlə nazik təbəqələrin əmələ gəlməsinə aiddir. Püskürtmə, atomları hədəfdən püskürtmək və nazik bir təbəqə yaratmaq üçün vaflinin səthinə yerləşdirmək üçün arqon plazmasından istifadə edən fiziki buxar çökmə üsuludur. Bəzi hallarda, çökdürülmüş film ultrabənövşəyi termal müalicə (UVTP) kimi üsullarla müalicə edilə və yaxşılaşdırıla bilər.

Addım 6: Qarşılıqlı əlaqə

Yarımkeçiricilərin keçiriciliyi keçiricilər və qeyri-keçiricilər (yəni izolyatorlar) arasındadır ki, bu da bizə elektrik axınına tam nəzarət etməyə imkan verir. Gofretə əsaslanan litoqrafiya, aşındırma və çökmə prosesləri tranzistorlar kimi komponentlər qura bilər, lakin güc və siqnalların ötürülməsini və qəbulunu təmin etmək üçün onların qoşulması lazımdır.

Metallar keçiriciliyinə görə dövrələrin qarşılıqlı əlaqəsi üçün istifadə olunur. Yarımkeçiricilər üçün istifadə olunan metallar aşağıdakı şərtlərə cavab verməlidir:

· Aşağı müqavimət: Metal dövrələrin cərəyan keçməsi lazım olduğundan, onların içindəki metalların müqaviməti aşağı olmalıdır.

· Termokimyəvi sabitlik: Metal materialların xassələri metalın qarşılıqlı əlaqəsi prosesində dəyişməz qalmalıdır.

· Yüksək etibarlılıq: İnteqral sxem texnologiyası inkişaf etdikcə, hətta kiçik miqdarda metal birləşdirici materialların kifayət qədər davamlılığı olmalıdır.

· İstehsal dəyəri: İlk üç şərt yerinə yetirilsə belə, material dəyəri kütləvi istehsalın ehtiyaclarını ödəmək üçün çox yüksəkdir.

Qarşılıqlı əlaqə prosesində əsasən iki material, alüminium və mis istifadə olunur.

Alüminium Qarşılıqlı Əlaqə Prosesi

Alüminiumun qarşılıqlı əlaqə prosesi alüminium çöküntüsü, fotorezist tətbiqi, ifşa və inkişafdan başlayır, sonra oksidləşmə prosesinə girməzdən əvvəl hər hansı artıq alüminium və fotorezisti seçici şəkildə çıxarmaq üçün aşındırma ilə başlayır. Yuxarıdakı addımlar tamamlandıqdan sonra fotolitoqrafiya, aşındırma və çökmə prosesləri qarşılıqlı əlaqə tamamlanana qədər təkrarlanır.

Mükəmməl keçiriciliyinə əlavə olaraq, alüminium fotolitoqrafiya, aşındırma və çökdürülməsi üçün də asandır. Bundan əlavə, aşağı qiymətə malikdir və oksid filminə yaxşı yapışır. Onun dezavantajları onun asanlıqla korroziyaya məruz qalması və aşağı ərimə nöqtəsinə malik olmasıdır. Bundan əlavə, alüminiumun silikonla reaksiya verməsinin və əlaqə problemlərinə səbəb olmasının qarşısını almaq üçün alüminiumu vaflidən ayırmaq üçün metal çöküntüləri əlavə etmək lazımdır. Bu yataq “bariyer metal” adlanır.

Alüminium dövrələri çökmə ilə formalaşır. Gofret vakuum kamerasına daxil olduqdan sonra alüminium hissəciklərindən əmələ gələn nazik təbəqə vafliyə yapışacaq. Bu proses "buxar çökmə (VD)" adlanır, bura kimyəvi buxar çökmə və fiziki buxar çökmə daxildir.

Mis Qarşılıqlı Əlaqə Prosesi

Yarımkeçirici proseslər daha mürəkkəbləşdikcə və cihaz ölçüləri kiçildikcə, alüminium sxemlərin əlaqə sürəti və elektrik xüsusiyyətləri artıq adekvat deyil və həm ölçü, həm də qiymət tələblərinə cavab verən yeni keçiricilərə ehtiyac duyulur. Misin alüminiumu əvəz edə bilməsinin ilk səbəbi onun daha aşağı müqavimətə malik olmasıdır ki, bu da cihazın daha sürətli əlaqə sürətinə imkan verir. Mis həm də daha etibarlıdır, çünki elektromiqrasiyaya, metaldan cərəyan keçdikdə metal ionlarının hərəkətinə alüminiumdan daha davamlıdır.

Bununla belə, mis asanlıqla birləşmələr əmələ gətirmir, bu da vaflinin səthindən buxarlanmasını və çıxarılmasını çətinləşdirir. Bu problemi həll etmək üçün misin aşındırılması əvəzinə, biz lazım olan yerlərdə xəndəklərdən və çubuqlardan ibarət metal xətt naxışlarını meydana gətirən dielektrik materialları yerləşdiririk və aşındırırıq və sonra yuxarıda qeyd olunan "naxışları" mis ilə doldururuq, bu proses "damassen" adlanır. .

Mis atomları dielektrikə yayılmağa davam etdikcə, sonuncunun izolyasiyası azalır və mis atomlarının sonrakı diffuziyasını əngəlləyən bir maneə təbəqəsi yaradır. Daha sonra maneə qatında nazik bir mis toxumu təbəqəsi əmələ gəlir. Bu addım elektrokaplamaya imkan verir ki, bu da yüksək aspekt nisbəti nümunələrinin mis ilə doldurulmasıdır. Doldurduqdan sonra artıq mis metal kimyəvi mexaniki cilalama (CMP) ilə çıxarıla bilər. Tamamlandıqdan sonra bir oksid filmi yatırıla bilər və artıq film fotolitoqrafiya və aşındırma prosesləri ilə çıxarıla bilər. Yuxarıdakı proses mis qarşılıqlı əlaqə tamamlanana qədər təkrarlanmalıdır.

Yuxarıdakı müqayisədən görünə bilər ki, mis qarşılıqlı əlaqə ilə alüminium qarşılıqlı əlaqə arasındakı fərq, artıq misin aşındırma deyil, metal CMP ilə çıxarılmasıdır.

Addım 7: Test

Testin əsas məqsədi qüsurlu məhsulları aradan qaldırmaq və çipin etibarlılığını artırmaq üçün yarımkeçirici çipin keyfiyyətinin müəyyən bir standarta uyğun olub olmadığını yoxlamaqdır. Bundan əlavə, sınaqdan keçirilmiş qüsurlu məhsullar qablaşdırma mərhələsinə daxil olmayacaq, bu da xərc və vaxta qənaət etməyə kömək edir. Elektron kalıp çeşidləmə (EDS) vaflilər üçün sınaq üsuludur.

EDS vafli vəziyyətində hər bir çipin elektrik xüsusiyyətlərini yoxlayan və bununla da yarımkeçirici məhsuldarlığını yaxşılaşdıran bir prosesdir. EDS aşağıdakı kimi beş mərhələyə bölünə bilər:

01 Elektrik parametrlərinin monitorinqi (EPM)

EPM yarımkeçirici çip testində ilk addımdır. Bu addım yarımkeçirici inteqral sxemlər üçün tələb olunan hər bir cihazı (tranzistorlar, kondansatörlər və diodlar daxil olmaqla) elektrik parametrlərinin standartlara cavab verdiyinə əmin olmaq üçün sınaqdan keçirəcək. EPM-nin əsas funksiyası yarımkeçiricilərin istehsal proseslərinin səmərəliliyini və məhsulun performansını (qüsurlu məhsulları aşkar etməmək) yaxşılaşdırmaq üçün istifadə ediləcək ölçülmüş elektrik xarakteristikası məlumatlarını təmin etməkdir.

02 Gofret Yaşlanma Testi

Yarımkeçirici qüsur dərəcəsi iki aspektdən, yəni istehsal qüsurlarının dərəcəsi (ilkin mərhələdə daha yüksək) və bütün həyat dövründə qüsurların nisbətindən gəlir. Gofretin yaşlanma testi, erkən mərhələdə qüsurları ola biləcək məhsulları tapmaq, yəni potensial qüsurları aşkar edərək son məhsulun etibarlılığını artırmaq üçün vaflinin müəyyən bir temperatur və AC/DC gərginliyi altında sınaqdan keçirilməsinə aiddir.

03 Aşkarlama

Yaşlanma testi başa çatdıqdan sonra, yarımkeçirici çip bir zond kartı ilə sınaq cihazına qoşulmalıdır və sonra müvafiq yarımkeçirici funksiyalarını yoxlamaq üçün vaflidə temperatur, sürət və hərəkət testləri aparıla bilər. Xüsusi sınaq addımlarının təsviri üçün cədvələ baxın.

04 Təmir

Təmir ən vacib sınaq mərhələsidir, çünki bəzi qüsurlu çiplər problemli komponentlərin dəyişdirilməsi ilə təmir edilə bilər.

05 Nöqtə

Elektrik testindən keçə bilməyən çiplər əvvəlki addımlarda sıralanıb, lakin onları fərqləndirmək üçün hələ də işarələnməlidir. Əvvəllər qüsurlu çipləri çılpaq gözlə müəyyən etmək üçün onları xüsusi mürəkkəblə qeyd etməli idik, indi isə sistem onları avtomatik olaraq test məlumatlarının dəyərinə görə çeşidləyir.

Addım 8: Qablaşdırma

Əvvəlki bir neçə prosesdən sonra vafli bərabər ölçülü kvadrat fişlər (həmçinin "tək fiş" kimi tanınır) əmələ gətirəcək. Növbəti şey kəsilməklə fərdi fişlər əldə etməkdir. Yeni kəsilmiş çiplər çox kövrəkdir və elektrik siqnallarını mübadilə edə bilmirlər, buna görə də onları ayrıca emal etmək lazımdır. Bu proses yarımkeçirici çipdən kənarda qoruyucu qabığın formalaşdırılmasını və onların xariclə elektrik siqnallarının mübadiləsinə imkan verən qablaşdırmadır. Bütün qablaşdırma prosesi beş mərhələyə bölünür, yəni vafli mişar, tək çip əlavəsi, qarşılıqlı əlaqə, qəlibləmə və qablaşdırma sınağı.

01 Vafli mişar

Vaflidən saysız-hesabsız sıx düzülmüş çipləri kəsmək üçün əvvəlcə vaflinin arxa hissəsini qalınlığı qablaşdırma prosesinin tələblərinə cavab verənə qədər diqqətlə "üyütməliyik". Taşlamadan sonra, yarımkeçirici çip ayrılana qədər vafli üzərində skript xətti boyunca kəsə bilərik.

Üç növ vafli mişar texnologiyası var: bıçaq kəsmə, lazer kəsmə və plazma kəsmə. Bıçaq dilimləri sürtünmə istiliyinə və zibillərə meylli olan vaflini kəsmək üçün almaz bıçağından istifadə edilməsidir və bununla da vafliyə zərər verir. Lazerlə kəsmə daha yüksək dəqiqliyə malikdir və nazik qalınlıq və ya kiçik sətir aralığı olan vafliləri asanlıqla idarə edə bilər. Plazma dilimləmə plazma aşındırma prinsipindən istifadə edir, ona görə də bu texnologiya hətta sətir aralığı çox kiçik olsa belə tətbiq olunur.

02 Tək vafli əlavəsi

Bütün çiplər vaflidən ayrıldıqdan sonra fərdi fişləri (tək vafli) substrata (qurğuşun çərçivəsi) əlavə etməliyik. Substratın funksiyası yarımkeçirici çipləri qorumaq və onlara elektrik siqnallarını xarici dövrələrlə mübadilə etməkdir. Çipləri yapışdırmaq üçün maye və ya bərk lent yapışdırıcıları istifadə edilə bilər.

03 Qarşılıqlı əlaqə

Çipi substrata bağladıqdan sonra elektrik siqnalının mübadiləsinə nail olmaq üçün ikisinin əlaqə nöqtələrini də birləşdirməliyik. Bu addımda istifadə edilə bilən iki əlaqə üsulu var: nazik metal məftillərdən istifadə edərək tel birləşdirmə və sferik qızıl bloklar və ya qalay blokları istifadə edərək çip bağlama. Tellə birləşdirmə ənənəvi üsuldur və flip chip birləşdirmə texnologiyası yarımkeçiricilərin istehsalını sürətləndirə bilər.

04 Kalıplama

Yarımkeçirici çipin qoşulmasını tamamladıqdan sonra yarımkeçirici inteqral sxemi temperatur və rütubət kimi xarici şərtlərdən qorumaq üçün çipin xarici hissəsinə bir paket əlavə etmək üçün qəlibləmə prosesi lazımdır. Qablaşdırma qəlibi lazım olduqda hazırlandıqdan sonra yarımkeçirici çipi və epoksi qəlibləmə birləşməsini (EMC) qəlibə qoymalı və onu möhürləməliyik. Möhürlənmiş çip son formadır.

05 Qablaşdırma Testi

Artıq son formasını almış çiplər də son qüsur testindən keçməlidir. Son testə daxil olan bütün hazır yarımkeçirici çiplər hazır yarımkeçirici çiplərdir. Onlar sınaq avadanlığına yerləşdiriləcək və elektrik, funksional və sürət testləri üçün gərginlik, temperatur və rütubət kimi müxtəlif şərtlər təyin edəcəklər. Bu sınaqların nəticələri qüsurları tapmaq və məhsulun keyfiyyətini və istehsal səmərəliliyini artırmaq üçün istifadə edilə bilər.

Qablaşdırma texnologiyasının təkamülü

Çip ölçüsü azaldıqca və performans tələbləri artdıqca, son bir neçə ildə qablaşdırma bir çox texnoloji yeniliklərə məruz qaldı. Bəzi gələcəyə yönümlü qablaşdırma texnologiyaları və həlləri qablaşdırma səviyyəli qablaşdırma (WLP), qablaşdırma prosesləri və yenidən paylama təbəqəsi (RDL) texnologiyası kimi ənənəvi arxa proseslər üçün çökmə istifadəsini, həmçinin ön hissə üçün aşındırma və təmizləmə texnologiyalarını əhatə edir. gofret istehsalı.

Qabaqcıl qablaşdırma nədir?

Ənənəvi qablaşdırma hər bir çipin vaflidən kəsilməsini və qəlibə yerləşdirilməsini tələb edir. Vafli səviyyəli qablaşdırma (WLP) çipin hələ də vafli üzərində birbaşa qablaşdırılmasını nəzərdə tutan qabaqcıl qablaşdırma texnologiyasının bir növüdür. WLP prosesi əvvəlcə qablaşdırma və sınaqdan keçirmək, sonra isə bütün əmələ gələn çipləri bir anda vaflidən ayırmaqdır. Ənənəvi qablaşdırma ilə müqayisədə WLP-nin üstünlüyü aşağı istehsal maya dəyəridir.

Qabaqcıl qablaşdırma 2D qablaşdırma, 2.5D qablaşdırma və 3D qablaşdırmaya bölünə bilər.

Daha kiçik 2D qablaşdırma

Daha əvvəl qeyd edildiyi kimi, qablaşdırma prosesinin əsas məqsədi yarımkeçirici çipin siqnalının xaricə göndərilməsini əhatə edir və vaflidə əmələ gələn qabar giriş/çıxış siqnallarının göndərilməsi üçün əlaqə nöqtələridir. Bu zərbələr fan-in və fan-out bölünür. Əvvəlki fan formalı çipin içərisindədir, ikincisi isə çip diapazonundan kənardadır. Biz giriş/çıxış siqnalını I/O (giriş/çıxış) adlandırırıq və giriş/çıxışın sayı isə I/O sayı adlanır. I/O sayı qablaşdırma metodunun müəyyən edilməsi üçün mühüm əsasdır. Əgər I/O sayı azdırsa, fan-in qablaşdırması istifadə olunur. Qablaşdırmadan sonra çip ölçüsü çox dəyişmədiyi üçün bu proses həmçinin chip-miqyaslı qablaşdırma (CSP) və ya vafli səviyyəli çip miqyaslı qablaşdırma (WLCSP) adlanır. Əgər I/O sayı yüksəkdirsə, adətən fan-out qablaşdırması istifadə olunur və siqnalın yönləndirilməsini təmin etmək üçün zərbələrə əlavə olaraq yenidən paylama təbəqələri (RDL) tələb olunur. Bu "fan-out gofret səviyyəli qablaşdırma (FOWLP)" dir.

2.5D qablaşdırma

2.5D qablaşdırma texnologiyası iki və ya daha çox növ çipi tək bir paketə yerləşdirə bilər, eyni zamanda siqnalların yan tərəfə ötürülməsinə imkan verir ki, bu da paketin ölçüsünü və performansını artıra bilər. Ən çox istifadə edilən 2.5D qablaşdırma üsulu, yaddaş və məntiq çiplərini silikon interposer vasitəsilə tək paketə yerləşdirməkdir. 2.5D qablaşdırma üçün silikon vidalar (TSV), mikro zərbələr və incə diametrli RDL kimi əsas texnologiyalar tələb olunur.

3D qablaşdırma

3D qablaşdırma texnologiyası iki və ya daha çox növ çipi tək bir paketə yerləşdirə və eyni zamanda siqnalların şaquli istiqamətləndirilməsinə imkan verir. Bu texnologiya daha kiçik və daha yüksək I/O sayı yarımkeçirici çiplər üçün uyğundur. TSV yüksək I/O sayları olan çiplər üçün istifadə oluna bilər və tel bağlanması aşağı I/O sayları olan çiplər üçün istifadə edilə bilər və nəticədə çiplərin şaquli şəkildə yerləşdiyi bir siqnal sistemi təşkil edir. 3D qablaşdırma üçün tələb olunan əsas texnologiyalara TSV və micro-bump texnologiyası daxildir.

İndiyədək yarımkeçirici məhsulun istehsalının səkkiz addımı “vafli emalı - oksidləşmə - fotolitoqrafiya - aşındırma - nazik təbəqənin çökməsi - qarşılıqlı əlaqə - sınaq - qablaşdırma" tam şəkildə tətbiq edilmişdir. “Qum”dan “çiplərə” qədər yarımkeçirici texnologiya “daşları qızıla çevirməyin” real versiyasını həyata keçirir.

VeTek Semiconductor peşəkar Çin istehsalçısıdırTantal karbid örtüyü, Silikon Karbid Kaplama, Xüsusi Qrafit, Silikon karbid keramikavəDigər yarımkeçirici keramika. VeTek Semiconductor yarımkeçirici sənayesi üçün müxtəlif SiC Wafer məhsulları üçün qabaqcıl həllər təqdim etməyə sadiqdir.

Əgər yuxarıda göstərilən məhsullarla maraqlanırsınızsa, zəhmət olmasa bizimlə birbaşa əlaqə saxlayın.  

Mob: +86-180 6922 0752

WhatsAPP: +86 180 6922 0752

E-poçt: anny@veteksemi.com