Navorsing oor halfgeleier se bindingsproses en toerusting

Bestudeer oor halfgeleiermatrysbindingsproses, insluitend gombindingsproses, eutektiese bindingsproses, sagte soldeerbindingsproses, silwer sinterbindingsproses, warmpersbindingsproses, flip-chip bindingsproses. Die tipes en belangrike tegniese aanwysers van halfgeleier-matrysbindingtoerusting word bekendgestel, die ontwikkelingstatus word ontleed en die ontwikkelingstendens word geprospekteer.

 

1 Oorsig van halfgeleierindustrie en verpakking

Die halfgeleierbedryf sluit spesifiek stroomop halfgeleiermateriale en -toerusting, middelstroom halfgeleiervervaardiging en stroomaf toepassings in. my land se halfgeleierbedryf het laat begin, maar ná byna tien jaar van vinnige ontwikkeling het my land die wêreld se grootste halfgeleierprodukverbruikersmark en die wêreld se grootste halfgeleiertoerustingmark geword. Die halfgeleierbedryf het vinnig ontwikkel in die modus van een generasie toerusting, een generasie proses en een generasie produkte. Die navorsing oor halfgeleierproses en -toerusting is die kerndryfkrag vir die voortdurende vooruitgang van die industrie en die waarborg vir die industrialisasie en massaproduksie van halfgeleierprodukte.

 

Die ontwikkelingsgeskiedenis van halfgeleierverpakkingstegnologie is die geskiedenis van voortdurende verbetering van chipprestasie en deurlopende miniaturisering van stelsels. Die interne dryfkrag van verpakkingstegnologie het ontwikkel van die veld van hoë-end slimfone na velde soos hoëprestasie rekenaars en kunsmatige intelligensie. Die vier stadiums van die ontwikkeling van halfgeleierverpakkingstegnologie word in Tabel 1 getoon.

Halfgeleier die bindingsproses (2)

Namate die halfgeleierlitografieproses nodusse na 10 nm, 7 nm, 5 nm, 3 nm en 2 nm beweeg, neem die R&D en produksiekoste aan om te styg, die opbrengskoers daal en Moore se wet vertraag. Vanuit die perspektief van nywerheidsontwikkelingstendense, tans beperk deur die fisiese grense van transistordigtheid en die groot toename in vervaardigingskoste, ontwikkel verpakking in die rigting van miniaturisering, hoë digtheid, hoë werkverrigting, hoë spoed, hoë frekwensie en hoë integrasie. Die halfgeleierbedryf het die post-Moore-era betree, en gevorderde prosesse is nie meer net gefokus op die bevordering van wafervervaardigingstegnologie nodusse nie, maar wend hulle geleidelik na gevorderde verpakkingstegnologie. Gevorderde verpakkingstegnologie kan nie net funksies verbeter en produkwaarde verhoog nie, maar ook vervaardigingskoste effektief verminder, wat 'n belangrike pad word om Moore se wet voort te sit. Aan die een kant word die kerndeeltjietegnologie gebruik om komplekse stelsels in verskeie verpakkingstegnologieë te verdeel wat in heterogene en heterogene verpakkings verpak kan word. Aan die ander kant word die geïntegreerde stelseltegnologie gebruik om toestelle van verskillende materiale en strukture te integreer, wat unieke funksionele voordele inhou. Die integrasie van veelvuldige funksies en toestelle van verskillende materiale word gerealiseer deur gebruik te maak van mikro-elektroniese tegnologie, en die ontwikkeling van geïntegreerde stroombane tot geïntegreerde stelsels word gerealiseer.

 

Halfgeleierverpakking is die beginpunt vir chip-produksie en 'n brug tussen die interne wêreld van die chip en die eksterne stelsel. Op die oomblik, bykomend tot die tradisionele halfgeleier verpakking en toets maatskappye, halfgeleierwafergieterye, halfgeleierontwerpmaatskappye en geïntegreerde komponentmaatskappye ontwikkel aktief gevorderde verpakking of verwante sleutelverpakkingstegnologieë.

 

Die hoofprosesse van tradisionele verpakkingstegnologie iswaferverdunning, sny, matrysbinding, draadbinding, plastiese verseëling, elektroplatering, ribsny en giet, ens. Onder hulle is die matrysbindingsproses een van die mees komplekse en kritieke verpakkingsprosesse, en die matrysbindingsprosestoerusting is ook een van die mees kritieke kerntoerusting in halfgeleierverpakking, en is een van die verpakkingstoerusting met die hoogste markwaarde. Alhoewel gevorderde verpakkingstegnologie gebruik maak van front-end prosesse soos litografie, ets, metallisering en planarisering, is die belangrikste verpakkingsproses steeds die matrysbindingsproses.

 

2 Halfgeleier die bindingsproses

2.1 Oorsig

Die matrysbindingsproses word ook spaanderlading, kernlading, matrysbinding, spaanderbindingsproses, ens. genoem. Die matrysbindingsproses word in Figuur 1 getoon. Oor die algemeen is matrysbinding om die skyfie van die wafer op te tel deur 'n sweiskop te gebruik. suigspuitstuk met vakuum, en plaas dit op die aangewese padarea van die loodraam of verpakkingssubstraat onder visuele leiding, sodat die skyfie en die pad gebind en vasgemaak is. Die kwaliteit en doeltreffendheid van die matrysbindingsproses sal die kwaliteit en doeltreffendheid van daaropvolgende draadbinding direk beïnvloed, dus is matrysbinding een van die sleuteltegnologieë in die halfgeleier-agterkant-proses.

 Halfgeleier die bindingsproses (3)

Vir verskillende halfgeleier-produkverpakkingsprosesse is daar tans ses hoofvormbindingsprosestegnologieë, naamlik gombinding, eutektiese binding, sagte soldeerbinding, silwer sinterbinding, warmpersbinding en flip-chip binding. Om goeie skyfiebinding te verkry, is dit nodig om die sleutelproseselemente in die matrysbindingsproses met mekaar te laat saamwerk, hoofsaaklik insluitend matrysbindingsmateriale, temperatuur, tyd, druk en ander elemente.

 

2. 2 Adhesive binding proses

Tydens kleefbinding moet 'n sekere hoeveelheid kleefmiddel op die loodraam of pakketsubstraat toegedien word voordat die skyfie geplaas word, en dan tel die matryskop die skyfie op, en deur masjienvisie-leiding word die skyfie akkuraat op die binding geplaas. posisie van die loodraam of pakketsubstraat wat met gom bedek is, en 'n sekere matrysbindingskrag word op die skyfie toegepas deur die matrysbindmasjienkop, wat 'n kleeflaag tussen die skyfie en die loodraam of pakketsubstraat, om die doel te bereik om die skyfie te bind, te installeer en vas te maak. Hierdie matrysbindingsproses word ook gombindingsproses genoem omdat gom voor die matrysbindingsmasjien aangebring moet word.

 

Algemeen gebruikte kleefmiddels sluit in halfgeleiermateriale soos epoksiehars en geleidende silwerpasta. Gombinding is die mees gebruikte halfgeleierskyfie-matrysbindingsproses omdat die proses relatief eenvoudig is, die koste laag is en 'n verskeidenheid materiale gebruik kan word.

 

2.3 Eutektiese bindingsproses

Tydens eutektiese binding word eutektiese bindingsmateriaal gewoonlik vooraf aan die onderkant van die skyfie of die loodraam toegedien. Die eutektiese bindingstoerusting tel die skyfie op en word gelei deur die masjienvisiestelsel om die skyfie akkuraat by die ooreenstemmende bindingsposisie van die loodraam te plaas. Die skyfie en die loodraam vorm 'n eutektiese bindingskoppelvlak tussen die skyfie en die pakketsubstraat onder die gekombineerde werking van verhitting en druk. Die eutektiese bindingsproses word dikwels in loodraam- en keramieksubstraatverpakking gebruik.

 

Eutektiese bindingsmateriale word gewoonlik deur twee materiale by 'n sekere temperatuur gemeng. Algemeen gebruikte materiale sluit in goud en tin, goud en silikon, ens. Wanneer die eutektiese bindingsproses gebruik word, sal die spoortransmissiemodule waar die loodraam geleë is die raam voorverhit. Die sleutel tot die verwesenliking van die eutektiese bindingsproses is dat die eutektiese bindingsmateriaal by 'n temperatuur ver onder die smeltpunt van die twee samestellende materiale kan smelt om 'n binding te vorm. Om te verhoed dat die raam tydens die eutektiese bindingsproses geoksideer word, gebruik die eutektiese bindingsproses ook dikwels beskermende gasse soos waterstof en stikstof gemengde gas om in die baan in te voer om die loodraam te beskerm.

 

2. 4 Sagte soldeer binding proses

Wanneer 'n sagte soldeersel vasgemaak word, voordat die skyfie geplaas word, word die bindingsposisie op die loodraam geblik en gedruk, of dubbel geblik, en die loodraam moet in die baan verhit word. Die voordeel van die sagte soldeerbindingsproses is goeie termiese geleidingsvermoë, en die nadeel is dat dit maklik is om te oksideer en die proses relatief ingewikkeld is. Dit is geskik vir loodraamverpakking van kragtoestelle, soos transistor-omtrekverpakking.

 

2. 5 Silwer sinterbindingsproses

Die mees belowende bindingsproses vir die huidige derdegenerasie-kraghalfgeleierskyfie is die gebruik van metaalpartikelsintertegnologie, wat polimere soos epoksiehars meng wat verantwoordelik is vir verbinding in die geleidende gom. Dit het uitstekende elektriese geleidingsvermoë, termiese geleidingsvermoë en hoë-temperatuur dienskenmerke. Dit is ook 'n sleuteltegnologie vir verdere deurbrake in die derdegenerasie-halfgeleierverpakking die afgelope jare.

 

2.6 Termokompressie-bindingsproses

In die verpakkingstoepassing van hoëprestasie driedimensionele geïntegreerde stroombane, as gevolg van die voortdurende vermindering van skyfie-interkonneksie inset/uitset-toonhoogte, stampgrootte en toonhoogte, het halfgeleiermaatskappy Intel 'n termokompressie-bindingsproses van stapel gestuur vir gevorderde klein-pitch-bindingstoepassings, binding klein stampskyfies met 'n steek van 40 tot 50 μm of selfs 10 μm. Termokompressie-bindingsproses is geskik vir skyfie-tot-wafel en skyfie-tot-substraat toepassings. As 'n vinnige multi-stap proses, het die termokompressie binding proses uitdagings in die proses beheer kwessies, soos ongelyke temperatuur en onbeheerbare smelt van klein volume soldeersel in die gesig. Tydens termokompressiebinding moet temperatuur, druk, posisie, ens. aan presiese beheervereistes voldoen.

 


2.7 Flip chip binding proses

Die beginsel van flip chip binding proses word in Figuur 2 getoon. Die flip meganisme tel die chip van die wafer op en draai dit 180° om om die chip oor te dra. Die soldeerkop mondstuk tel die skyfie van die flipmeganisme op, en die stamprigting van die skyfie is afwaarts. Nadat die sweiskopspuitstuk na die bokant van die verpakkingssubstraat beweeg het, beweeg dit afwaarts om die chip op die verpakkingsubstraat te bind en vas te maak.

 Halfgeleier die bindingsproses (1)

Flip chip verpakking is 'n gevorderde chip interkonneksie tegnologie en het die belangrikste ontwikkeling rigting van gevorderde verpakking tegnologie geword. Dit het die kenmerke van hoë digtheid, hoë werkverrigting, dun en kort, en kan voldoen aan die ontwikkelingsvereistes van elektroniese verbruikersprodukte soos slimfone en tablette. Die flip-chip-bindingsproses maak die verpakkingskoste laer en kan gestapelde skyfies en driedimensionele verpakking realiseer. Dit word wyd gebruik in verpakkingstegnologie-velde soos 2.5D/3D-geïntegreerde verpakking, wafer-vlak-verpakking en stelselvlak-verpakking. Die flip chip binding proses is die mees gebruikte en mees gebruikte soliede matrys binding proses in gevorderde verpakking tegnologie.


Pos tyd: Nov-18-2024