Çip üretim sürecinin tam bir açıklaması (2/2): gofretten ambalaja ve teste kadar

Her bir yarı iletken ürünün üretimi yüzlerce işlem gerektirir ve tüm üretim işlemi sekiz adıma ayrılır:Gofret İşleme - Oksidasyon - Fotolitografi - Draving - İnce Film Birikimi - Bağlantı - Test - Ambalaj.

---

Adım 5: İnce film birikimi

Çipin içindeki mikro cihazları oluşturmak için, ince film katmanlarını sürekli olarak biriktirmemiz ve aşırı parçaları aşındırarak çıkarmamız ve ayrıca farklı cihazları ayırmak için bazı malzemeler eklememiz gerekir. Her transistör veya bellek hücresi yukarıdaki işlem boyunca adım adım inşa edilmiştir. Burada bahsettiğimiz "ince film", sıradan mekanik işleme yöntemleri ile üretilemeyen 1 mikron (μm, metrenin milyonda biri) kalınlığına sahip bir "film" anlamına geliyor. Bir gofret üzerine gerekli moleküler veya atom birimlerini içeren bir film yerleştirme işlemi "biriktirme" dir.

Çok katmanlı bir yarı iletken yapısı oluşturmak için, önce bir cihaz yığını yapmamız gerekir, yani, gofretin yüzeyinde çoklu ince metal (iletken) filmler ve dielektrik (yalıtım) filmleri bir çok katman yapmamız ve daha sonra üç boyutlu bir yapı oluşturmak için tekrarlanan dağlama işlemleri yoluyla fazla parçaları çıkarmamız gerekir. Biriktirme işlemleri için kullanılabilecek teknikler arasında kimyasal buhar birikimi (CVD), atomik tabaka birikimi (ALD) ve fiziksel buhar birikimi (PVD) ve bu teknikleri kullanan yöntemler kuru ve ıslak birikime bölünebilir.

Kimyasal buhar birikimi (CVD)

Kimyasal buhar birikiminde, öncü gazlar bir reaksiyon odasında reaksiyona girer ve gofretin yüzeyine bağlı ince bir film ve odadan pompalanan yan ürünler oluşturur. Plazma geliştirilmiş kimyasal buhar birikimi, reaktan gazları üretmek için plazma kullanır. Bu yöntem, reaksiyon sıcaklığını azaltarak sıcaklığa duyarlı yapılar için idealdir. Plazma kullanmak, biriktirme sayısını da azaltabilir, bu da genellikle daha yüksek kaliteli filmlere neden olur.

Atomik tabaka birikimi (ALD)

Atomik tabaka birikimi, bir seferde sadece birkaç atomik katman bırakarak ince filmler oluşturur. Bu yöntemin anahtarı, belirli bir sırada gerçekleştirilen bağımsız adımları bisiklete binmek ve iyi kontrolü sürdürmektir. Gofret yüzeyinin bir öncüle kaplanması ilk adımdır ve daha sonra, gofret yüzeyinde istenen maddeyi oluşturmak için öncüle reaksiyona girmek için farklı gazlar sokulur.

Fiziksel buhar birikimi (PVD)

Adından da anlaşılacağı gibi, fiziksel buhar birikimi, ince filmlerin fiziksel yollarla oluşumunu ifade eder. Püskürtme, atomları bir hedeften püskürtmek için argon plazma kullanan ve ince bir film oluşturmak için bir gofret yüzeyine biriktiren fiziksel bir buhar biriktirme yöntemidir. Bazı durumlarda, biriken film Ultraviyole Termal Tedavi (UVTP) gibi tekniklerle tedavi edilebilir ve geliştirilebilir.

Adım 6: Arabağlantı

Yarı iletkenlerin iletkenliği iletkenler ve iletkenler olmayan (yani izolatörler) arasındadır, bu da elektrik akışını tam olarak kontrol etmemizi sağlar. Gofret bazlı litografi, dağlama ve biriktirme süreçleri transistörler gibi bileşenler oluşturabilir, ancak güç ve sinyallerin iletilmesini ve alınmasını sağlamak için bağlanmaları gerekir.

Metaller, iletkenlikleri nedeniyle devre ara bağlantı için kullanılır. Yarı iletkenler için kullanılan metallerin aşağıdaki koşulları karşılaması gerekir:

· Düşük direnç: Metal devrelerinin akımı geçmesi gerektiğinden, içindeki metaller düşük dirençli olmalıdır.

· Termokimyasal stabilite: Metal malzemelerin özellikleri metal ara bağlantı işlemi sırasında değişmeden kalmalıdır.

· Yüksek güvenilirlik: Entegre devre teknolojisi geliştikçe, az miktarda metal ara bağlantı malzemelerinin bile yeterli dayanıklılığı olmalıdır.

· Üretim maliyeti: İlk üç koşul karşılansa bile, malzeme maliyeti seri üretim ihtiyaçlarını karşılamak için çok yüksektir.

Bağlantı işlemi esas olarak alüminyum ve bakır olmak üzere iki malzeme kullanır.

Alüminyum ara bağlantı işlemi

Alüminyum ara bağlantı işlemi alüminyum birikimi, fotorezist uygulaması, maruziyet ve gelişme ile başlar, ardından oksidasyon işlemine girmeden önce fazla alüminyum ve fotorezisti seçici olarak uzaklaştırmak için aşındırma ile başlar. Yukarıdaki adımlar tamamlandıktan sonra, ara bağlantı tamamlanana kadar fotolitografi, aşındırma ve biriktirme işlemleri tekrarlanır.

Mükemmel iletkenliğine ek olarak, alüminyumun fotolitografi, aşındırması ve depozitosu da kolaydır. Ek olarak, oksit filmine düşük maliyetli ve iyi bir yapışma vardır. Dezavantajları, korozyonun kolay olması ve düşük bir erime noktasına sahip olmasıdır. Ek olarak, alüminyumun silikonla reaksiyona girmesini ve bağlantı problemlerine neden olmasını önlemek için, alüminyumdan ayrılmak için metal birikintilerin eklenmesi gerekir. Bu depozitoya "bariyer metali" denir.

Alüminyum devreler biriktirilerek oluşturulur. Gofret vakum odasına girdikten sonra, alüminyum parçacıklar tarafından oluşturulan ince bir film gofrete yapışacaktır. Bu işleme, kimyasal buhar birikimi ve fiziksel buhar birikimi içeren "buhar birikimi (VD)" denir.

Bakır ara bağlantı işlemi

Yarı iletken süreçleri daha karmaşık hale geldikçe ve cihaz boyutları küçüldükçe, alüminyum devrelerin bağlantı hızı ve elektriksel özellikleri artık yeterli değildir ve hem boyut hem de maliyet gereksinimlerini karşılayan yeni iletkenlere ihtiyaç vardır. Bakır'ın alüminyumun yerini alabilmesinin ilk nedeni, daha hızlı cihaz bağlantı hızlarına izin veren daha düşük dirence sahip olmasıdır. Bakır da daha güvenilirdir, çünkü elektromigasyona, metalden akarken metal iyonlarının hareketine alüminyumdan daha dirençlidir.

Bununla birlikte, bakır kolayca bileşikler oluşturmaz, bu da bir gofretin yüzeyinden buharlaşmayı ve çıkarmayı zorlaştırır. Bu sorunu ele almak için, bakır aşındırmak yerine, gerektiğinde siper ve vias'tan oluşan metal çizgi desenleri oluşturan ve daha sonra yukarıda belirtilen "desenleri" ara bağlantı elde etmek için bakırla dolduruyoruz ve "damasgen" adı verilen bir süreç.

Bakır atomları dielektrik içine yayılmaya devam ettikçe, ikincisinin yalıtım azalır ve bakır atomlarını daha fazla difüzyondan bloke eden bir bariyer tabakası oluşturur. Daha sonra bariyer tabakası üzerinde ince bir bakır tohum tabakası oluşturulur. Bu adım, yüksek en boy oranlı kalıpların bakır ile doldurulması olan elektrokaplanmaya izin verir. Doldurulduktan sonra, fazla bakır metal kimyasal mekanik parlatma (CMP) ile çıkarılabilir. Tamamlandıktan sonra bir oksit film birikebilir ve fazla film fotolitografi ve dağlama işlemleri ile çıkarılabilir. Bakır ara bağlantı tamamlanana kadar yukarıdaki işlemin tekrarlanması gerekir.

Yukarıdaki karşılaştırmadan, bakır ara bağlantı ve alüminyum ara bağlantı arasındaki farkın, fazla bakırın dağlama yerine metal CMP tarafından çıkarılmasıdır.

Adım 7: Test

Testin temel amacı, arızalı ürünleri ortadan kaldırmak ve çipin güvenilirliğini artırmak için yarı iletken çipin kalitesinin belirli bir standardı karşılayıp karşılamadığını doğrulamaktır. Buna ek olarak, test edilen arızalı ürünler, maliyet ve zamandan tasarruf etmeye yardımcı olan ambalaj adımına girmeyecektir. Elektronik kalıp sıralama (EDS) gofretler için bir test yöntemidir.

EDS, gofret durumundaki her çipin elektriksel özelliklerini doğrulayan ve böylece yarı iletken verimini artıran bir süreçtir. EDS aşağıdaki gibi beş adıma ayrılabilir:

01 Elektrik Parametre İzleme (EPM)

EPM, yarı iletken çip testinde ilk adımdır. Bu adım, elektrik parametrelerinin standartları karşılamasını sağlamak için yarı iletken entegre devreler için gereken her cihazı (transistörler, kapasitörler ve diyotlar dahil) test edecektir. EPM'nin ana işlevi, yarı iletken üretim süreçlerinin ve ürün performansının (arızalı ürünleri tespit etmek için değil) verimliliğini artırmak için kullanılacak ölçülen elektriksel karakteristik veriler sağlamaktır.

02 gofret yaşlanma testi

Yarı iletken kusur oranı, üretim kusurlarının oranı (erken aşamada daha yüksek) ve tüm yaşam döngüsünde kusur oranı olmak üzere iki açıdan gelir. Gofret yaşlanma testi, erken aşamada kusurları olabilecek ürünleri, yani potansiyel kusurları keşfederek son ürünün güvenilirliğini artırmak için gofretin belirli bir sıcaklık ve AC/DC voltajı altında test edilmesini ifade eder.

03 Tespit

Yaşlanma testi tamamlandıktan sonra, yarı iletken çipinin bir prob kartı ile test cihazına bağlanması gerekir ve daha sonra ilgili yarı iletken fonksiyonlarını doğrulamak için gofret üzerinde sıcaklık, hız ve hareket testleri gerçekleştirilebilir. Belirli test adımlarının açıklaması için lütfen tabloya bakın.

04 Onarım

Onarım en önemli test adımıdır, çünkü bazı kusurlu yongalar sorunlu bileşenlerin değiştirilmesiyle onarılabilir.

05 Dotting

Elektrik testinde başarısız olan çipler önceki adımlarda çözüldü, ancak onları ayırt etmek için yine de işaretlenmeleri gerekiyor. Geçmişte, çıplak gözle tanımlanabileceklerinden emin olmak için kusurlu yongalar özel mürekkeple işaretlememiz gerekiyordu, ancak şimdi sistem bunları test veri değerine göre otomatik olarak sıralıyor.

8. Adım: Ambalaj

Önceki birkaç işlemden sonra, gofret eşit boyutta kare fişler oluşturacaktır ("Tek Yonga" olarak da bilinir). Yapılacak bir sonraki şey keserek bireysel cips elde etmektir. Yeni kesilmiş yongalar çok kırılgandır ve elektrik sinyallerini değiştiremez, bu nedenle ayrı ayrı işlenmeleri gerekir. Bu işlem, yarı iletken çipin dışında koruyucu bir kabuk oluşturmayı ve dışarıdan elektrik sinyalleri değiştirmelerine izin veren ambalajdır. Tüm ambalaj işlemi beş adıma ayrılır, yani gofret testeresi, tek yonga eki, ara bağlantı, kalıplama ve ambalaj testi.

01 gofret testeresi

Gofretten sayısız yoğun düzenlenmiş cipsleri kesmek için, kalınlığı ambalaj işleminin ihtiyaçlarını karşılayana kadar önce gofretin arkasını dikkatlice "öğütmeliyiz". Taşlamadan sonra, yarı iletken çip ayrılana kadar gofret üzerindeki yazar çizgisini kesebiliriz.

Üç tip gofret testere teknolojisi vardır: bıçak kesme, lazer kesme ve plazma kesimi. Blade Binleme, gofreti kesmek için bir elmas bıçağın kullanılmasıdır, bu da sürtünme ısısı ve enkaza eğilimlidir ve böylece gofrete zarar verir. Lazer kanatlığı daha yüksek hassasiyete sahiptir ve ince kalınlıkta veya küçük scribe çizgi aralığına sahip gofretleri kolayca işleyebilir. Plazma kanatlığı plazma aşındırma prensibini kullanır, bu nedenle bu teknoloji Scribe hattı aralığı çok küçük olsa bile geçerlidir.

02 Single Wafer Attachment

Tüm yongalar gofretten ayrıldıktan sonra, ayrı ayrı yongalar (tek gofret) substrata (kurşun çerçeve) yapıştırmamız gerekir. Substratın işlevi, yarı iletken yongaları korumak ve dış devrelerle elektrik sinyalleri değiştirmelerini sağlamaktır. Yongaları takmak için sıvı veya katı bant yapıştırıcıları kullanılabilir.

03 ara bağlantısı

Çipi substrata taktıktan sonra, elektrik sinyal değişimini elde etmek için ikisinin temas noktalarını da bağlamamız gerekir. Bu adımda kullanılabilecek iki bağlantı yöntemi vardır: İnce metal kablolar kullanılarak tel bağlanması ve küresel altın bloklar veya kalay blokları kullanılarak flip çip bağı. Tel bağ geleneksel bir yöntemdir ve flip çip bağlama teknolojisi yarı iletken üretimini hızlandırabilir.

04 Kalıp

Yarı iletken çipin bağlantısını tamamladıktan sonra, yarı iletken entegre devreyi sıcaklık ve nem gibi harici koşullardan korumak için çipin dışına bir paket eklemek için bir kalıplama işlemine ihtiyaç vardır. Paket kalıp gerektiğinde yapıldıktan sonra, yarı iletken çip ve epoksi kalıplama bileşiği (EMC) kalıbın içine koymamız ve kapatmamız gerekir. Mühürlü çip son formdur.

05 Ambalaj Testi

Zaten nihai formuna sahip olan yongalar da son kusur testini geçmelidir. Son teste giren tüm bitmiş yarı iletken yongalar bitmiş yarı iletken yongalardır. Test ekipmanına yerleştirilecek ve elektrik, fonksiyonel ve hız testleri için voltaj, sıcaklık ve nem gibi farklı koşullar belirleyeceklerdir. Bu testlerin sonuçları kusur bulmak ve ürün kalitesini ve üretim verimliliğini artırmak için kullanılabilir.

Ambalaj teknolojisinin evrimi

Chip boyutu azaldıkça ve performans gereksinimleri arttıkça, ambalaj son birkaç yılda birçok teknolojik yenilik geçirmiştir. Bazı geleceğe yönelik ambalaj teknolojileri ve çözümleri, gofret seviyesi ambalaj (WLP), çarpma işlemleri ve yeniden dağıtım katmanı (RDL) teknolojisi gibi geleneksel arka uç işlemler için biriktirme kullanımı ve ön uç gofret üretimi için gravür ve temizleme teknolojilerini içerir.

What is advanced packaging?

Geleneksel ambalaj, her çipin gofretten kesilmesini ve bir kalıp içine yerleştirilmesini gerektirir. Gofret seviyesi ambalaj (WLP), çipin hala gofret üzerinde doğrudan paketlenmesini ifade eden bir tür gelişmiş ambalaj teknolojisidir. WLP işlemi önce paketlemek ve test etmek ve daha sonra oluşturulan tüm yongaları bir seferde gofretten ayırmaktır. Geleneksel ambalajla karşılaştırıldığında, WLP'nin avantajı daha düşük üretim maliyetidir.

Gelişmiş ambalaj 2D ambalaj, 2.5D ambalaj ve 3D ambalaja bölünebilir.

Daha küçük 2D ambalaj

Daha önce de belirtildiği gibi, ambalaj işleminin temel amacı, yarı iletken çipin sinyalinin dışarıya gönderilmesini içerir ve gofret üzerinde oluşturulan çarpmalar giriş/çıkış sinyalleri göndermek için temas noktalarıdır. Bu çarpmalar fan-in ve fan çıkışına ayrılmıştır. Eski fan şeklindeki çipin içindedir ve ikinci fan şeklindeki çip aralığının ötesindedir. Giriş/çıkış sinyali G/Ç (giriş/çıkış) olarak adlandırılır ve giriş/çıkış sayısına G/Ç sayısı denir. G/Ç sayısı, ambalaj yöntemini belirlemek için önemli bir temeldir. G/Ç sayısı düşükse, fan-in ambalaj kullanılır. Çip boyutu ambalajdan sonra çok fazla değişmediğinden, bu işleme çip ölçekli ambalaj (CSP) veya gofret seviyesi çip ölçekli ambalaj (WLCSP) olarak da adlandırılır. G/Ç sayısı yüksekse, fan çıkış ambalajı genellikle kullanılır ve sinyal yönlendirmesini etkinleştirmek için çarpmalara ek olarak yeniden dağıtım katmanları (RDL'ler) gereklidir. Bu "Fan-Out gofret seviyesi ambalaj (Fowlp)."

2.5D Ambalaj

2.5D ambalaj teknolojisi, iki veya daha fazla tip yonga türünü tek bir pakete koyabilirken, sinyallerin yanal olarak yönlendirilmesine izin verebilir, bu da paketin boyutunu ve performansını artırabilir. En çok kullanılan 2.5D paketleme yöntemi, bir silikon aracı aracılığıyla bellek ve mantık yongaları tek bir pakete koymaktır. 2.5D ambalajlama, Silicon Vias (TSV'ler), mikro darbeler ve ince adım RDL'ler gibi çekirdek teknolojileri gerektirir.

3D ambalaj

3D ambalaj teknolojisi, sinyallerin dikey olarak yönlendirilmesine izin verirken iki veya daha fazla tip yonga türü tek bir pakete koyabilir. Bu teknoloji, daha küçük ve daha yüksek G/Ç sayımı yarı iletken yongaları için uygundur. TSV, yüksek G/Ç sayımları olan yongalar için kullanılabilir ve tel bağlanması düşük G/Ç sayımlarına sahip yongalar için kullanılabilir ve sonuçta çiplerin dikey olarak düzenlendiği bir sinyal sistemi oluşturur. 3D ambalaj için gereken temel teknolojiler arasında TSV ve mikro-yağlama teknolojisi bulunmaktadır.

Şimdiye kadar, yarı iletken ürün üretiminin sekiz aşaması "gofret işleme - oksidasyon - fotolitografi - gravür - ince film birikimi - ara bağlantı - test - ambalajlama" tamamen tanıtıldı. "Kum" dan "Cipslere", Semiconductor Technology "Taşları Altına Dönüş" nin gerçek bir versiyonunu gerçekleştiriyor.

---

Vetek Semiconductor, profesyonel bir Çinli üreticisidir.Tantal karbür kaplama, Silikon karbür kaplama, Özel grafit, Silikon karbür seramikleriVeDiğer yarı iletken seramikler. Vetek Semiconductor, yarı iletken endüstrisi için çeşitli SIC gofret ürünleri için gelişmiş çözümler sağlamaya kararlıdır.

Yukarıdaki ürünlerle ilgileniyorsanız, lütfen doğrudan bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin.  

Mob: +86-180 6922 0752

WhatsApp: +86 180 6922 0752

E -posta: Anny@veteksemi.com