Kajian tentang die semikonduktorproses ikatan, termasuk proses ikatan pelekat, proses ikatan eutektik, proses ikatan pateri lembut, proses ikatan pensinteran perak, proses ikatan menekan panas, proses ikatan cip flip. Jenis dan penunjuk teknikal penting peralatan ikatan die semikonduktor diperkenalkan, status pembangunan dianalisis, dan trend pembangunan diprospek.
1 Gambaran keseluruhan industri semikonduktor dan pembungkusan
Industri semikonduktor khususnya termasuk bahan dan peralatan semikonduktor huluan, pembuatan semikonduktor pertengahan dan aplikasi hiliran. industri semikonduktor negara saya bermula lewat, tetapi selepas hampir sepuluh tahun pembangunan pesat, negara saya telah menjadi pasaran pengguna produk semikonduktor terbesar di dunia dan pasaran peralatan semikonduktor terbesar di dunia. Industri semikonduktor telah berkembang pesat dalam mod satu generasi peralatan, satu generasi proses, dan satu generasi produk. Penyelidikan mengenai proses dan peralatan semikonduktor adalah teras penggerak bagi kemajuan berterusan industri dan jaminan untuk perindustrian dan pengeluaran besar-besaran produk semikonduktor.
Sejarah pembangunan teknologi pembungkusan semikonduktor ialah sejarah peningkatan berterusan prestasi cip dan pengecilan berterusan sistem. Daya penggerak dalaman teknologi pembungkusan telah berkembang daripada bidang telefon pintar mewah kepada bidang seperti pengkomputeran berprestasi tinggi dan kecerdasan buatan. Empat peringkat pembangunan teknologi pembungkusan semikonduktor ditunjukkan dalam Jadual 1.
Apabila nod proses litografi semikonduktor bergerak ke arah 10 nm, 7 nm, 5 nm, 3 nm, dan 2 nm, R&D dan kos pengeluaran terus meningkat, kadar hasil berkurangan, dan Hukum Moore menjadi perlahan. Dari perspektif trend pembangunan perindustrian, pada masa ini dikekang oleh had fizikal ketumpatan transistor dan peningkatan besar dalam kos pembuatan, pembungkusan berkembang ke arah pengecilan, ketumpatan tinggi, prestasi tinggi, kelajuan tinggi, frekuensi tinggi, dan integrasi tinggi. Industri semikonduktor telah memasuki era pasca-Moore, dan proses lanjutan tidak lagi hanya tertumpu pada kemajuan nod teknologi pembuatan wafer, tetapi secara beransur-ansur beralih kepada teknologi pembungkusan termaju. Teknologi pembungkusan lanjutan bukan sahaja boleh meningkatkan fungsi dan meningkatkan nilai produk, tetapi juga berkesan mengurangkan kos pembuatan, menjadi laluan penting untuk meneruskan Undang-undang Moore. Di satu pihak, teknologi zarah teras digunakan untuk memisahkan sistem kompleks kepada beberapa teknologi pembungkusan yang boleh dibungkus dalam pembungkusan heterogen dan heterogen. Sebaliknya, teknologi sistem bersepadu digunakan untuk mengintegrasikan peranti daripada bahan dan struktur yang berbeza, yang mempunyai kelebihan fungsi yang unik. Penyepaduan pelbagai fungsi dan peranti bahan yang berbeza direalisasikan dengan menggunakan teknologi mikroelektronik, dan pembangunan daripada litar bersepadu kepada sistem bersepadu direalisasikan.
Pembungkusan semikonduktor ialah titik permulaan untuk pengeluaran cip dan jambatan antara dunia dalaman cip dan sistem luaran. Pada masa ini, sebagai tambahan kepada syarikat pembungkusan dan ujian semikonduktor tradisional, semikonduktorwaferfaundri, syarikat reka bentuk semikonduktor dan syarikat komponen bersepadu sedang giat membangunkan pembungkusan termaju atau teknologi pembungkusan utama yang berkaitan.
Proses utama teknologi pembungkusan tradisional ialahwaferpenipisan, pemotongan, ikatan die, ikatan wayar, pengedap plastik, penyaduran elektrik, pemotongan dan pengacuan rusuk, dan lain-lain. Antaranya, proses ikatan die adalah salah satu proses pembungkusan yang paling kompleks dan kritikal, dan peralatan proses ikatan die juga merupakan salah satu daripada peralatan teras paling kritikal dalam pembungkusan semikonduktor, dan merupakan salah satu peralatan pembungkusan dengan nilai pasaran tertinggi. Walaupun teknologi pembungkusan termaju menggunakan proses bahagian hadapan seperti litografi, etsa, metalisasi dan planarisasi, proses pembungkusan yang paling penting masih lagi proses ikatan die.
2 Proses ikatan die semikonduktor
2.1 Gambaran Keseluruhan
Proses ikatan die juga dipanggil pemuatan cip, pemuatan teras, ikatan die, proses ikatan cip, dan lain-lain. Proses ikatan die ditunjukkan dalam Rajah 1. Secara umumnya, ikatan die adalah untuk mengambil cip daripada wafer menggunakan kepala kimpalan muncung sedutan menggunakan vakum, dan letakkannya pada kawasan pad yang ditetapkan bagi rangka plumbum atau substrat pembungkusan di bawah bimbingan visual, supaya cip dan pad diikat dan dibetulkan. Kualiti dan kecekapan proses ikatan die secara langsung akan mempengaruhi kualiti dan kecekapan ikatan wayar berikutnya, jadi ikatan die merupakan salah satu teknologi utama dalam proses back-end semikonduktor.
Untuk proses pembungkusan produk semikonduktor yang berbeza, pada masa ini terdapat enam teknologi proses ikatan die utama, iaitu ikatan pelekat, ikatan eutektik, ikatan pateri lembut, ikatan pensinteran perak, ikatan penekan panas, dan ikatan cip flip. Untuk mencapai ikatan cip yang baik, adalah perlu untuk membuat elemen proses utama dalam proses ikatan die bekerjasama antara satu sama lain, terutamanya termasuk bahan ikatan die, suhu, masa, tekanan dan unsur-unsur lain.
2. 2 Proses ikatan pelekat
Semasa ikatan pelekat, sejumlah pelekat perlu digunakan pada bingkai plumbum atau substrat pakej sebelum meletakkan cip, dan kemudian kepala ikatan die mengambil cip, dan melalui bimbingan penglihatan mesin, cip diletakkan dengan tepat pada ikatan kedudukan bingkai plumbum atau substrat pakej yang disalut dengan pelekat, dan daya ikatan die tertentu digunakan pada cip melalui kepala mesin ikatan die, membentuk lapisan pelekat di antara cip dan bingkai plumbum atau substrat pakej, untuk mencapai tujuan mengikat, memasang dan menetapkan cip. Proses ikatan die ini juga dipanggil proses ikatan gam kerana pelekat perlu disapu di hadapan mesin ikatan die.
Pelekat yang biasa digunakan termasuk bahan semikonduktor seperti resin epoksi dan pes perak konduktif. Ikatan pelekat adalah proses ikatan mati cip semikonduktor yang paling banyak digunakan kerana prosesnya agak mudah, kosnya rendah, dan pelbagai bahan boleh digunakan.
2.3 Proses ikatan eutektik
Semasa ikatan eutektik, bahan ikatan eutektik biasanya digunakan terlebih dahulu pada bahagian bawah cip atau bingkai plumbum. Peralatan ikatan eutektik mengambil cip dan dipandu oleh sistem penglihatan mesin untuk meletakkan cip dengan tepat pada kedudukan ikatan yang sepadan bagi bingkai utama. Cip dan bingkai plumbum membentuk antara muka ikatan eutektik antara cip dan substrat pakej di bawah tindakan gabungan pemanasan dan tekanan. Proses ikatan eutektik sering digunakan dalam rangka plumbum dan pembungkusan substrat seramik.
Bahan ikatan eutektik biasanya dicampur oleh dua bahan pada suhu tertentu. Bahan yang biasa digunakan termasuk emas dan timah, emas dan silikon, dsb. Apabila menggunakan proses ikatan eutektik, modul penghantaran trek di mana bingkai plumbum terletak akan memanaskan bingkai terlebih dahulu. Kunci untuk merealisasikan proses ikatan eutektik ialah bahan ikatan eutektik boleh cair pada suhu yang jauh di bawah takat lebur dua bahan konstituen untuk membentuk ikatan. Untuk mengelakkan bingkai daripada teroksida semasa proses ikatan eutektik, proses ikatan eutektik juga sering menggunakan gas pelindung seperti gas campuran hidrogen dan nitrogen untuk dimasukkan ke dalam trek untuk melindungi bingkai plumbum.
2. 4 Proses ikatan pateri lembut
Apabila ikatan pateri lembut, sebelum meletakkan cip, kedudukan ikatan pada bingkai plumbum ditinkan dan ditekan, atau tin berganda, dan bingkai plumbum perlu dipanaskan di trek. Kelebihan proses ikatan pateri lembut ialah kekonduksian terma yang baik, dan kelemahannya ialah ia mudah teroksida dan prosesnya agak rumit. Ia sesuai untuk pembungkusan bingkai plumbum peranti kuasa, seperti pembungkusan garis besar transistor.
2. 5 Proses ikatan pensinteran perak
Proses ikatan yang paling menjanjikan untuk cip semikonduktor kuasa generasi ketiga semasa ialah penggunaan teknologi pensinteran zarah logam, yang mencampurkan polimer seperti resin epoksi yang bertanggungjawab untuk sambungan dalam gam konduktif. Ia mempunyai kekonduksian elektrik yang sangat baik, kekonduksian terma, dan ciri perkhidmatan suhu tinggi. Ia juga merupakan teknologi utama untuk penemuan selanjutnya dalam pembungkusan semikonduktor generasi ketiga dalam beberapa tahun kebelakangan ini.
2.6 Proses ikatan termokompresi
Dalam aplikasi pembungkusan litar bersepadu tiga dimensi berprestasi tinggi, disebabkan pengurangan berterusan padang input/output antara cip, saiz bonggol dan pic, syarikat semikonduktor Intel telah melancarkan proses ikatan termokompresi untuk aplikasi ikatan pic kecil yang canggih, ikatan kecil cip benjolan dengan pic 40 hingga 50 μm atau pun 10 μm. Proses ikatan termokompresi sesuai untuk aplikasi cip-ke-wafer dan cip-ke-substrat. Sebagai proses berbilang langkah yang pantas, proses ikatan termokompresi menghadapi cabaran dalam isu kawalan proses, seperti suhu tidak sekata dan pencairan pateri volum kecil yang tidak terkawal. Semasa ikatan termomampatan, suhu, tekanan, kedudukan, dsb. mesti memenuhi keperluan kawalan yang tepat.
2.7 Proses ikatan cip terbalik
Prinsip proses ikatan cip flip ditunjukkan dalam Rajah 2. Mekanisme flip mengambil cip daripada wafer dan membalikkannya 180° untuk memindahkan cip. Muncung kepala pematerian mengambil cip daripada mekanisme flip, dan arah benjolan cip adalah ke bawah. Selepas muncung kepala kimpalan bergerak ke bahagian atas substrat pembungkusan, ia bergerak ke bawah untuk mengikat dan membetulkan cip pada substrat pembungkusan.
Pembungkusan cip flip ialah teknologi sambungan cip termaju dan telah menjadi hala tuju pembangunan utama teknologi pembungkusan termaju. Ia mempunyai ciri-ciri ketumpatan tinggi, prestasi tinggi, nipis dan pendek, dan boleh memenuhi keperluan pembangunan produk elektronik pengguna seperti telefon pintar dan tablet. Proses ikatan cip flip menjadikan kos pembungkusan lebih rendah dan boleh merealisasikan cip bertindan dan pembungkusan tiga dimensi. Ia digunakan secara meluas dalam bidang teknologi pembungkusan seperti pembungkusan bersepadu 2.5D/3D, pembungkusan peringkat wafer, dan pembungkusan peringkat sistem. Proses ikatan cip flip adalah proses ikatan mati pepejal yang paling banyak digunakan dan paling banyak digunakan dalam teknologi pembungkusan termaju.
Masa siaran: Nov-18-2024