ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಪ್ಯಾಕೇಜಿಂಗ್‌ನಲ್ಲಿ ನಿರ್ವಾತ ಲೇಪನ ಪರಿಹಾರಗಳು: ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆ ಮತ್ತು ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದು

ಅರೆವಾಹಕ ಸಾಧನಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಗಳನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುವಾಗ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತಲೇ ಇರುವುದರಿಂದ, ಪ್ಯಾಕೇಜಿಂಗ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳು ಅಭೂತಪೂರ್ವ ಸವಾಲುಗಳನ್ನು ಎದುರಿಸುತ್ತವೆ. ನಿರ್ವಾತ ಲೇಪನವು ಸುಧಾರಿತ ಅರೆವಾಹಕ ಪ್ಯಾಕೇಜಿಂಗ್‌ನಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿ ಹೊರಹೊಮ್ಮಿದೆ, ಇದು ಸಾಧನದ ಚಿಕಣಿೀಕರಣ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಮತ್ತು ದೀರ್ಘಕಾಲೀನ ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆಯನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತದೆ. ಭೌತಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆ (PVD), ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆ (CVD) ಮತ್ತು ಪರಮಾಣು ಪದರ ಶೇಖರಣೆ (ALD) ನಂತಹ ತೆಳುವಾದ-ಫಿಲ್ಮ್ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ತಂತ್ರಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಮೂಲಕ, ತಯಾರಕರು ಮುಂದಿನ ಪೀಳಿಗೆಯ ಚಿಪ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ತಡೆಗೋಡೆ ರಕ್ಷಣೆ, ವಿದ್ಯುತ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ನಿರ್ವಹಣೆಗೆ ನಿರ್ಣಾಯಕ ಬೇಡಿಕೆಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸಬಹುದು.

ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಪ್ಯಾಕೇಜಿಂಗ್‌ನಲ್ಲಿ ಸಾಮಾನ್ಯ ಸವಾಲುಗಳು

ಅರೆವಾಹಕ ಪ್ಯಾಕೇಜಿಂಗ್ಇದು ಇನ್ನು ಮುಂದೆ ಸರಳ ರಕ್ಷಣಾತ್ಮಕ ಹಂತವಲ್ಲ, ಬದಲಾಗಿ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ-ನಿರ್ಣಾಯಕ ಹಂತವಾಗಿದೆ. ವಿಶಿಷ್ಟ ಸವಾಲುಗಳಲ್ಲಿ ಇವು ಸೇರಿವೆ:

ತೇವಾಂಶ ಮತ್ತು ಆಮ್ಲಜನಕದ ಪ್ರವೇಶ

ಕ್ಯಾಪ್ಸುಲೇಟೆಡ್ ಸಾಧನಗಳು ಪರಿಸರದ ಒಡ್ಡುವಿಕೆಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ತೇವಾಂಶ ಅಥವಾ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಪ್ರಸರಣದ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಮಟ್ಟಗಳು ಸಹ ತುಕ್ಕು, ಲೋಹದ ವಲಸೆ ಅಥವಾ ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಅವನತಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು.

ತಡೆಗೋಡೆ ಪದರದ ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆ

ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಪಾಲಿಮರ್ ಎನ್ಕ್ಯಾಪ್ಸುಲಂಟ್‌ಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸಾಕಷ್ಟು ತಡೆಗೋಡೆ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ಬಲವಾದ ತೆಳುವಾದ ಪದರದ ಲೇಪನಗಳಿಲ್ಲದೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಆರ್ದ್ರತೆ ಅಥವಾ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಚಿಪ್‌ಗಳು ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆಯ ವೈಫಲ್ಯಗಳಿಗೆ ಗುರಿಯಾಗುತ್ತವೆ.

ವಿದ್ಯುತ್ ವಲಸೆ ಮತ್ತು ಅಂತರಸಂಪರ್ಕ ಸ್ಥಿರತೆ

ಮುಂದುವರಿದ ನೋಡ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ವಿದ್ಯುತ್ ವಲಸೆಯನ್ನು ವೇಗಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಕಳಪೆ ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಅಥವಾ ಏಕರೂಪವಲ್ಲದ ಲೇಪನಗಳು ಅಂತರ್ಸಂಪರ್ಕ ಜೀವಿತಾವಧಿಯನ್ನು ಅಪಾಯಕ್ಕೆ ಸಿಲುಕಿಸಬಹುದು.

ಉಷ್ಣ ಪ್ರಸರಣ ಮಿತಿಗಳು

ಸಾಧನದ ವಿದ್ಯುತ್ ಸಾಂದ್ರತೆ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ, ಅಸಮರ್ಪಕ ಉಷ್ಣ ನಿರ್ವಹಣಾ ಲೇಪನಗಳು ಸ್ಥಳೀಯ ಹಾಟ್‌ಸ್ಪಾಟ್‌ಗಳು, ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಅವನತಿ ಮತ್ತು ಸಾಧನದ ಜೀವಿತಾವಧಿಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು.

ಮಿನಿಯೇಟರೈಸೇಶನ್ ಮತ್ತು ಆಕಾರ ಅನುಪಾತ ವ್ಯಾಪ್ತಿ

ಥ್ರೂ-ಸಿಲಿಕಾನ್ ವಯಾಸ್ (TSVs) ಮತ್ತು ಥ್ರೂ-ಗ್ಲಾಸ್ ವಯಾಸ್ (TGVs) ನಂತಹ ಮುಂದುವರಿದ ಪ್ಯಾಕೇಜಿಂಗ್ ರಚನೆಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ಆಕಾರ ಅನುಪಾತದ ಟ್ರೆಂಚ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ವಯಾಸ್‌ಗಳ ಒಳಗೆ ಕಾನ್ಫಾರ್ಮಲ್ ಲೇಪನಗಳನ್ನು ಬಯಸುತ್ತವೆ, ಇದು ಪ್ರಮುಖ ತಾಂತ್ರಿಕ ಅಡಚಣೆಯಾಗಿ ಉಳಿದಿದೆ.

ನಿರ್ವಾತ ಲೇಪನ ಪರಿಹಾರಗಳು
1. ತೇವಾಂಶ/ಆಮ್ಲಜನಕ ತಡೆಗೋಡೆ ಲೇಪನಗಳು

PVD ಅಥವಾ ALD ಮೂಲಕ ಠೇವಣಿ ಮಾಡಲಾದ SiO₂, SiNₓ, ಮತ್ತು Al₂O₃ ತೆಳುವಾದ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳು ಹರ್ಮೆಟಿಕ್ ಎನ್‌ಕ್ಯಾಪ್ಸುಲೇಷನ್ ಪದರಗಳಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ನೀರಿನ ಆವಿ ಪ್ರಸರಣ ದರಗಳನ್ನು (WVTR) ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಅಜೈವಿಕ ಮತ್ತು ಹೈಬ್ರಿಡ್ ಪದರಗಳನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುವ ಬಹು-ಪದರದ ತಡೆಗೋಡೆ ಸ್ಟ್ಯಾಕ್‌ಗಳು ಉತ್ತಮ ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು RF ಮಾಡ್ಯೂಲ್‌ಗಳು ಮತ್ತು MEMS ಪ್ಯಾಕೇಜಿಂಗ್‌ಗೆ ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ.

2. ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ-ಉತ್ತೇಜಿಸುವ ಮತ್ತು ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಪದರಗಳು

Ti, Cr, ಅಥವಾ TiN ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವ ಪದರಗಳು ಲೋಹೀಕರಣ ಪದರಗಳು ಮತ್ತು ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ಸ್ ನಡುವಿನ ಬಂಧದ ಬಲವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತವೆ, ಉಷ್ಣ ಚಕ್ರದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಡಿಲೀಮಿನೇಷನ್ ಅನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತವೆ.

ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಮೇಲ್ಮೈ ಚಿಕಿತ್ಸೆಗಳು ಕಡಿಮೆ-ಮೇಲ್ಮೈ-ಶಕ್ತಿಯ ತಲಾಧಾರಗಳಲ್ಲಿ ತೇವಗೊಳಿಸುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಫಿಲ್ಮ್ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯೇಶನ್ ಅನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ.

3. ಪ್ರಸರಣ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ವಲಸೆ ನಿಗ್ರಹ ಪದರಗಳು

ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟ್ರಾನ್ ಸ್ಪಟರಿಂಗ್ ಮೂಲಕ ಸಂಗ್ರಹವಾಗುವ Ta, TaN, ಮತ್ತು Ru ತಡೆಗೋಡೆ ಪದರಗಳು Cu ಇಂಟರ್‌ಕನೆಕ್ಟ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಪ್ರಸರಣ ತಡೆಗೋಡೆಗಳಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ.

ಈ ಪದರಗಳು ವಿದ್ಯುತ್ ವಲಸೆಯನ್ನು ತಗ್ಗಿಸುತ್ತವೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಪರಸ್ಪರ ಸಂಪರ್ಕ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಸಂರಕ್ಷಿಸುತ್ತವೆ.

4. ಉಷ್ಣ ನಿರ್ವಹಣಾ ಲೇಪನಗಳು

ವಜ್ರದಂತಹ ಕಾರ್ಬನ್ (DLC) ಅಥವಾ AlN ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳಂತಹ ಹೆಚ್ಚಿನ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆಯ ಲೇಪನಗಳು ಶಾಖದ ಹರಡುವಿಕೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತವೆ.

ಸೂಕ್ತವಾದ ಲೇಪನಗಳು ಪವರ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಮಾಡ್ಯೂಲ್‌ಗಳು, SiC/GaN ಸಾಧನಗಳು ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್ (HPC) ಚಿಪ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಏಕೀಕರಣವನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತವೆ.

5. ಹೆಚ್ಚಿನ ಆಕಾರ ಅನುಪಾತ ರಚನೆಗಳಿಗೆ ಕನ್ಫಾರ್ಮಲ್ ಲೇಪನಗಳು

ALD ಪರಮಾಣು-ಮಟ್ಟದ ನಿಯಂತ್ರಣವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ, 10:1 ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಆಕಾರ ಅನುಪಾತಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ TSV ಗಳು ಮತ್ತು TGV ಗಳಲ್ಲಿ ಕಾನ್ಫಾರ್ಮಲ್ ಮತ್ತು ಪಿನ್‌ಹೋಲ್-ಮುಕ್ತ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತದೆ.

3D IC ಪ್ಯಾಕೇಜಿಂಗ್‌ಗೆ ಇದು ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ, ಅಲ್ಲಿ ಅಂತರ್ಸಂಪರ್ಕ ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆಯು ಇಳುವರಿಯ ಮೇಲೆ ನೇರವಾಗಿ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ.

ಪ್ರಕರಣ ಅರ್ಜಿಗಳು

MEMS ಪ್ಯಾಕೇಜಿಂಗ್: Al₂O₃/SiNₓ ಸ್ಟ್ಯಾಕ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ತೆಳುವಾದ ಫಿಲ್ಮ್ ಕ್ಯಾಪ್ಸುಲೇಷನ್ ಹರ್ಮೆಟಿಸಿಟಿಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ, ಆಟೋಮೋಟಿವ್ ಮತ್ತು ಕೈಗಾರಿಕಾ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ಸಾಧನದ ಜೀವಿತಾವಧಿಯನ್ನು ವಿಸ್ತರಿಸುತ್ತದೆ.

RF ಫ್ರಂಟ್-ಎಂಡ್ ಮಾಡ್ಯೂಲ್‌ಗಳು: ಬಹು-ಪದರದ ತಡೆಗೋಡೆ ಲೇಪನಗಳು ಪರಾವಲಂಬಿ ಧಾರಣ ಮತ್ತು ತೇವಾಂಶ-ಪ್ರೇರಿತ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ದಿಕ್ಚ್ಯುತಿಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಪವರ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್: DLC ಥರ್ಮಲ್ ಸ್ಪ್ರೆಡರ್ ಲೇಪನಗಳು SiC-ಆಧಾರಿತ MOSFET ಗಳಲ್ಲಿ ಶಾಖದ ಹರಡುವಿಕೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಾಚರಣಾ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.

3D ಏಕೀಕರಣ: TSV/TGV ಯಲ್ಲಿನ ಕಾನ್ಫಾರ್ಮಲ್ ALD ಲೇಪನಗಳು ಹೈ-ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್ ಮೆಮೊರಿ (HBM) ಸಾಧನಗಳಿಗೆ ನಿರೋಧನ ಮತ್ತು ಲೋಹೀಕರಣದ ಮೂಲಕ ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆಯನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತವೆ.

ಪ್ಯಾಕೇಜಿಂಗ್‌ನಲ್ಲಿ ನಿರ್ವಾತ ಲೇಪನದ ಪ್ರಯೋಜನಗಳು

ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆ: ಅತ್ಯುತ್ತಮ ತಡೆಗೋಡೆ ಮತ್ತು ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯು ಸಾಧನದ ದೀರ್ಘಕಾಲೀನ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತದೆ.

ಸ್ಕೇಲೆಬಿಲಿಟಿ: ನಿರ್ವಾತ-ಆಧಾರಿತ ಶೇಖರಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ವೇಫರ್-ಲೆವೆಲ್ ಪ್ಯಾಕೇಜಿಂಗ್ (WLP) ಮತ್ತು ಪ್ಯಾನಲ್-ಲೆವೆಲ್ ಪ್ಯಾಕೇಜಿಂಗ್ (PLP) ಅನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ವೆಚ್ಚ-ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಸಾಮೂಹಿಕ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.

ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ನಮ್ಯತೆ: ವೈವಿಧ್ಯಮಯ ವಸ್ತುಗಳೊಂದಿಗೆ (Si, GaAs, SiC, ಗಾಜು, ಪಾಲಿಮರ್‌ಗಳು) ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ವೈವಿಧ್ಯಮಯ ಏಕೀಕರಣದ ಅಗತ್ಯಗಳನ್ನು ಪೂರೈಸುತ್ತದೆ.

ಪರಿಸರ ಅನುಸರಣೆ: ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಪ್ಲೇಟಿಂಗ್, ಹಸಿರು ಉತ್ಪಾದನಾ ಮಾನದಂಡಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೊಂದಾಣಿಕೆ ಮುಂತಾದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮಾಲಿನ್ಯದ ಆರ್ದ್ರ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ನಿವಾರಿಸುತ್ತದೆ.

ತೀರ್ಮಾನ

ನಿರ್ವಾತ ಲೇಪನವು ಮುಂದುವರಿದ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಪ್ಯಾಕೇಜಿಂಗ್‌ನ ಮೂಲಾಧಾರವಾಗಿದೆ, ತಡೆಗೋಡೆ ರಕ್ಷಣೆ, ಉಷ್ಣ ನಿರ್ವಹಣೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ-ಆಕಾರ-ಅನುಪಾತದ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿರುವ ಸವಾಲುಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸುತ್ತದೆ. ಉದ್ಯಮವು ವೈವಿಧ್ಯಮಯ ಏಕೀಕರಣ, ಚಿಪ್ಲೆಟ್ ಆರ್ಕಿಟೆಕ್ಚರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು 3D ಪೇರಿಸುವಿಕೆಗೆ ಪರಿವರ್ತನೆಯಾಗುತ್ತಿದ್ದಂತೆ, ನಿಖರವಾದ ತೆಳುವಾದ-ಫಿಲ್ಮ್ ಶೇಖರಣೆಯ ಬೇಡಿಕೆಯು ತೀವ್ರಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.

PVD, ALD ಮತ್ತು ಹೈಬ್ರಿಡ್ ಕೋಟಿಂಗ್ ಪ್ಲಾಟ್‌ಫಾರ್ಮ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ನಿರಂತರ ನಾವೀನ್ಯತೆಯ ಮೂಲಕ, ನಿರ್ವಾತ ಕೋಟಿಂಗ್ ಪರಿಹಾರಗಳು ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದಲ್ಲದೆ, ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಪ್ಯಾಕೇಜಿಂಗ್‌ನ ಭವಿಷ್ಯವನ್ನು ಸಕ್ರಿಯವಾಗಿ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತಿವೆ.

— ಈ ಲೇಖನವನ್ನು ಪ್ರಕಟಿಸಿದವರುನಿರ್ವಾತ ಲೇಪನ ಉಪಕರಣಗಳುತಯಾರಕ ಝೆನ್ಹುವಾ ವ್ಯಾಕ್ಯೂಮ್