අර්ධ සන්නායක ඇසුරුම්කරණයේ රික්ත ආලේපන විසඳුම්: විශ්වසනීයත්වය සහ කාර්ය සාධනය වැඩි දියුණු කිරීම

අර්ධ සන්නායක උපාංග තවදුරටත් ක්‍රියාකාරීත්වයන් ඒකාබද්ධ කරන අතරතුර පරිමාණය අඩු කිරීමත් සමඟ, ඇසුරුම්කරණ තාක්ෂණයන් පෙර නොවූ විරූ අභියෝගවලට මුහුණ දෙයි. රික්ත ආලේපනය උසස් අර්ධ සන්නායක ඇසුරුම්කරණයේ ප්‍රධාන සක්‍රීය කිරීමේ ක්‍රියාවලියක් ලෙස මතු වී ඇති අතර, උපාංග කුඩාකරණය, ඉහළ කාර්ය සාධනය සහ දිගුකාලීන විශ්වසනීයත්වය සහතික කරයි. භෞතික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීම (PVD), රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීම (CVD) සහ පරමාණුක ස්ථර තැන්පත් කිරීම (ALD) වැනි තුනී පටල ඉංජිනේරු ශිල්පීය ක්‍රම උපයෝගී කර ගැනීමෙන්, නිෂ්පාදකයින්ට ඊළඟ පරම්පරාවේ චිප් වල බාධක ආරක්ෂාව, විද්‍යුත් ක්‍රියාකාරිත්වය සහ තාප කළමනාකරණය සඳහා තීරණාත්මක ඉල්ලීම් සපුරාලිය හැකිය.

අර්ධ සන්නායක ඇසුරුම්කරණයේ පොදු අභියෝග

අර්ධ සන්නායක ඇසුරුම්කරණයතවදුරටත් සරල ආරක්ෂක පියවරක් නොව කාර්ය සාධන-තීරණාත්මක අවධියකි. සාමාන්‍ය අභියෝගවලට ඇතුළත් වන්නේ:

තෙතමනය සහ ඔක්සිජන් ඇතුල්වීම

කැප්සියුලගත උපාංග පාරිසරික නිරාවරණයට ඉතා සංවේදී වේ. තෙතමනය හෝ ඔක්සිජන් විසරණයේ අංශු මාත්‍ර මට්ටම් පවා විඛාදනයට, ලෝහ සංක්‍රමණයට හෝ පාර විද්‍යුත් හායනයට හේතු විය හැක.

බාධක ස්ථර විශ්වසනීයත්වය

සාම්ප්‍රදායික පොලිමර් කැප්සියුලන්ට් බොහෝ විට ප්‍රමාණවත් නොවන බාධක ගුණාංග ප්‍රදර්ශනය කරයි. ශක්තිමත් තුනී පටල ආලේපන නොමැතිව, චිප්ස් ඉහළ ආර්ද්‍රතාවය හෝ ඉහළ උෂ්ණත්ව තත්වයන් යටතේ විශ්වසනීයත්වය අසාර්ථක වීමට ඉඩ ඇත.

විද්‍යුත් සංක්‍රමණය සහ අන්තර් සම්බන්ධතා ස්ථායිතාව

දියුණු නෝඩ් වල ඉහළ ධාරා ඝනත්වයන් විද්‍යුත් සංක්‍රමණය වේගවත් කරයි. දුර්වල ඇලීම හෝ ඒකාකාර නොවන ආලේපන අන්තර් සම්බන්ධතා ආයු කාලය අවදානමට ලක් කළ හැකිය.

තාප විසර්ජන සීමාවන්

උපාංග බල ඝනත්වය ඉහළ යන විට, ප්‍රමාණවත් නොවන තාප කළමනාකරණ ආලේපන දේශීයකරණය වූ උණුසුම් ස්ථාන, කාර්ය සාධනය පිරිහීම සහ උපාංග ආයු කාලය කෙටි කිරීමට හේතු විය හැක.

කුඩාකරණය සහ දර්ශන අනුපාත ආවරණය

Through-Silicon Vias (TSVs) සහ Through-Glass Vias (TGVs) වැනි දියුණු ඇසුරුම් ව්‍යුහයන් සඳහා ඉහළ දර්ශන අනුපාත අගල් සහ Vias තුළ අනුකූල ආලේපන අවශ්‍ය වන අතර එය ප්‍රධාන තාක්ෂණික බාධකයක් ලෙස පවතී.

රික්තක ආලේපන විසඳුම්
1. තෙතමනය/ඔක්සිජන් බාධක ආලේපන

PVD හෝ ALD හරහා තැන්පත් කරන ලද SiO₂, SiNₓ, සහ Al₂O₃ තුනී පටල, ජල වාෂ්ප සම්ප්‍රේෂණ අනුපාත (WVTR) සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කරමින්, හර්මෙටික් කැප්සියුලේෂන් ස්ථර ලෙස ක්‍රියා කරයි.

අකාබනික සහ දෙමුහුන් ස්ථර ඒකාබද්ධ කරන බහු-ස්ථර බාධක ගොඩවල් උසස් විශ්වසනීයත්වයක් ලබා ගන්නා අතර එය RF මොඩියුල සහ MEMS ඇසුරුම් සඳහා ඉතා වැදගත් වේ.

2. ඇලවුම්-ප්‍රවර්ධනය සහ අතුරුමුහුණත් ස්ථර

Ti, Cr, හෝ TiN ඇලවුම් ස්ථර, ලෝහකරණ ස්ථර සහ පාර විද්‍යුත් ද්‍රව්‍ය අතර බන්ධන ශක්තිය වැඩි දියුණු කරයි, තාප චක්‍රය අතරතුර දිරාපත් වීම වළක්වයි.

ප්ලාස්මා මතුපිට ප්‍රතිකාර මගින් අඩු මතුපිට ශක්ති උපස්ථර මත තෙත් කිරීම සහ පටල න්‍යෂ්ටිකකරණය තවදුරටත් වැඩිදියුණු වේ.

3. විසරණය සහ විද්‍යුත් සංක්‍රමණ මර්දන ස්ථර

මැග්නෙට්‍රෝන ස්පුටරින් හරහා තැන්පත් වන Ta, TaN සහ Ru බාධක ස්ථර Cu අන්තර් සම්බන්ධතාවල ඵලදායී විසරණ බාධක ලෙස ක්‍රියා කරයි.

මෙම ස්ථර විද්‍යුත් සංක්‍රමණය අවම කරයි, ඉහළ ධාරා ආතතියක් යටතේ අන්තර් සම්බන්ධක සන්නායකතාවය ආරක්ෂා කරයි.

4. තාප කළමනාකරණ ආලේපන

දියමන්ති වැනි කාබන් (DLC) හෝ AlN පටල වැනි ඉහළ තාප සන්නායකතා ආලේපන තාප විසර්ජනය වැඩි දියුණු කරයි.

සකස් කරන ලද ආලේපන මඟින් බල අර්ධ සන්නායක මොඩියුල, SiC/GaN උපාංග සහ ඉහළ කාර්යසාධනයක් සහිත පරිගණක (HPC) චිප් වලට ඒකාබද්ධ වීමට හැකියාව ලැබේ.

5. ඉහළ දර්ශන අනුපාත ව්‍යුහයන් සඳහා අනුකූල ආලේපන

ALD මගින් පරමාණුක මට්ටමේ පාලනයක් සපයන අතර, 10:1 ඉක්මවන දර්ශන අනුපාත සහිත TSV සහ TGV වල අනුකූල සහ සිදුරු රහිත පටල සහතික කරයි.

අන්තර් සම්බන්ධතා ඝනත්වය සහ විශ්වසනීයත්වය අස්වැන්නට සෘජුවම බලපාන 3D IC ඇසුරුම්කරණය සඳහා මෙය ඉතා වැදගත් වේ.

නඩු අයදුම්පත්

MEMS ඇසුරුම්කරණය: Al₂O₃/SiNₓ අට්ටි සමඟ තුනී පටල කැප්සියුලකරණය මඟින් වායු තද බව වැඩි දියුණු කරන අතර මෝටර් රථ සහ කාර්මික පරිසරවල උපාංගයේ ආයු කාලය දීර්ඝ කරයි.

RF ඉදිරිපස මොඩියුල: බහු ස්ථර බාධක ආලේපන පරපෝෂිත ධාරිතාව සහ තෙතමනය-ප්‍රේරිත කාර්ය සාධන ප්ලාවිතය අඩු කරයි.

බල ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ: DLC තාප පැතිරීමේ ආලේපන SiC-පාදක MOSFET වල තාප විසර්ජනය වැඩි දියුණු කරයි, එමඟින් ඉහළ මෙහෙයුම් කාර්යක්ෂමතාවයක් ලබා දෙයි.

3D ඒකාබද්ධ කිරීම: TSV/TGV හි Conformal ALD ආලේපන ඉහළ කලාප පළල මතක (HBM) උපාංග සඳහා පරිවරණය සහ ලෝහකරණය හරහා විශ්වාසදායක බව සහතික කරයි.

ඇසුරුම්කරණයේදී රික්ත ආලේපනයේ වාසි

ඉහළ විශ්වසනීයත්වය: උසස් බාධක සහ ඇලවුම් ක්‍රියාකාරිත්වය දිගුකාලීන උපාංග ස්ථායිතාව සහතික කරයි.

පරිමාණය කිරීමේ හැකියාව: රික්තක පාදක තැන්පත් කිරීමේ පද්ධති වේෆර් මට්ටමේ ඇසුරුම් (WLP) සහ පැනල් මට්ටමේ ඇසුරුම් (PLP) සඳහා සහය දක්වයි, එමඟින් පිරිවැය-ඵලදායී මහා පරිමාණ නිෂ්පාදනය සක්‍රීය කරයි.

ක්‍රියාවලි නම්‍යශීලීභාවය: විවිධ ද්‍රව්‍ය (Si, GaAs, SiC, වීදුරු, පොලිමර්) සමඟ අනුකූල වන අතර, විෂමජාතීය ඒකාබද්ධතා අවශ්‍යතා සපුරාලයි.

පාරිසරික අනුකූලතාව: විද්‍යුත් ආලේපනය, හරිත නිෂ්පාදන ප්‍රමිතීන්ට අනුකූල වීම වැනි ඉහළ දූෂණ තෙත් ක්‍රියාවලීන් ඉවත් කරයි.

නිගමනය

රික්තක ආලේපනය දියුණු අර්ධ සන්නායක ඇසුරුම්කරණයේ මූලික ගලක් බවට පත්ව ඇති අතර, බාධක ආරක්ෂාව, තාප කළමනාකරණය සහ ඉහළ-අනුපාත-අනුපාත ආවරණයේ අභියෝගවලට මුහුණ දෙයි. කර්මාන්තය විෂමජාතීය ඒකාබද්ධ කිරීම, චිප්ලට් ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය සහ 3D ගොඩගැසීමට සංක්‍රමණය වන විට, නිරවද්‍ය තුනී පටල තැන්පත් කිරීම සඳහා ඇති ඉල්ලුම තීව්‍ර වනු ඇත.

PVD, ALD සහ දෙමුහුන් ආලේපන වේදිකාවල අඛණ්ඩ නවෝත්පාදනයන් හරහා, රික්ත ආලේපන විසඳුම් විශ්වසනීයත්වය වැඩි දියුණු කරනවා පමණක් නොව, අර්ධ සන්නායක ඇසුරුම්කරණයේ අනාගතය සක්‍රීය කරයි.

—මෙම ලිපිය ප්‍රකාශයට පත් කරන ලද්දේරික්ත ආලේපන උපකරණනිෂ්පාදක ෂෙන්හුවා වැකුම් ක්ලීනර්