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Die steigenden Kosten und die Komplexität von sich entwickelnden modernen Knoten der Chips höchstens zwingt viele Chip-Hersteller, Auseinanderfallen dieser Chip in mehrfache Teile, nicht, die anzufangen Vorderkanteknoten erfordern. Die Herausforderung ist, wie man jene zerlegten Stücke zurück zusammen setzt.

Wenn ein komplexes System monolithisch integriert wird — auf einem Einzelstück des Silikons — das Endprodukt ist ein Kompromiss unter den thermischen Haushaltsbeschränkungen der Teilgeräte.

NAND 3D benötigt Hochtemperaturpolysilicon, zum Beispiel aber die erforderten Temperaturen vermindern die Leistung von CMOS-Logik.

Das Zerlegungsgedächtnis und Logik, zum von Oblaten zu trennen erlaubt Herstellern, jede Technologie unabhängig zu optimieren. Heterogene Integration wird als Sensoren, Transceivers sogar attraktiv, und andere Elemente nicht-CMOS werden der Mischung hinzugefügt.

Das Problem ist, wie man alle Stücke anschließt. Monolithische Integration hängt von gut eingerichteten Backend-von-spurigen Prozessen des Aufdampfens (BEOL) ab. Wenn Komponenten separat verpackt werden, wenden sich Hersteller an Ballgitterreihen und ähnliche Entwürfe. Aber, wenn zwei oder mehr Würfel in ein einzelnes Paket zusammengebaut werden, die Prozesse verwendet, um sie anzuschließen, in einem schlecht definierten Kompromiss zwischen den zwei zu liegen.

Viele System-inpaketentwürfe beruhen auf Lötverbindungen. Auswahl-und-Platzwerkzeugplatz vor-stieß singulated Würfel auf einem Interposer oder direkt auf einer Bestimmungsortoblate. Rückflutöfen schließen die Lötmittelbindungen in einem einzelnen Hochdurchsatzschritt ab. Des weicheren Lötmittels das Material als konforme Schicht dient, auch, gleicht Höhenveränderungen aus, die möglicherweise andernfalls die Bondqualität verminderten.

Leider stuft Lötmittel-ansässige Technologie nicht zu den sehr Verbindungen mit hoher Dichte ein, die Bild-Sensoren, hohes Bandbreitengedächtnis und ähnliche Anwendungsnachfrage. Der Verpfändungsprozeß drückt flach und drückt Lötmittelstöße zusammen, also ist der entscheidende Abdruck der Bindung etwas größer als die Stoßneigung. Da diese Neigung unten geht, gibt es einfach nicht Raum, damit genügend Lötmittel eine robuste Beziehung herstellt. In der Arbeit, die bei der internationalen Oblate-stufigen Verpackenkonferenz 2019 dargestellt wurde, schätzten Guilian Gao und Kollegen bei Xperi, dass die minimale lebensfähige Neigung für Lötmittel-ansässige Integration ungefähr 40 Mikrometer ist.

Cu-Snlötmittelgelenke werden weiter durch schlechte mechanische Eigenschaften begrenzt, die zu den Sprüngen, zu den Ermüdungsausfällen und zum Electromigration beitragen. Die Industrie sucht eine alternative Festkörperklebetechnik, um weitere Neigungsskalierung zu erleichtern, aber nicht viele Prozesse können die hohe Geschwindigkeit, die niedrigen Kosten und die Flexibilität des Lötmittelabbindens zusammenbringen.

Zum Beispiel was Verpfändungsentwurf gewählt wird, müssen in der Lage sein, Höhenschwankungen der Bondauflagen und der Interposer unterzubringen. Die Prozesstemperatur muss genug niedrig auch sein, alle Komponenten des Gerätstapels zu schützen. Wenn Verpackenentwürfe mehrfache Schichten Interposer und befestigte Chips miteinbeziehen, bewältigt die Basisschicht besonders schwierige thermische Anforderungen. Jede Schicht über der Basis erfordert möglicherweise einen unterschiedlichen Verpfändungsschritt.

Eine vorgeschlagene Alternative, direktes Abbinden des Kupferkupfers, hat den Vorteil von Einfachheit. Ohne intervenierende Schicht Temperatur- und Drucksicherung die Spitzen- und unteren Auflagen in ein Einzelstück des Metalls, die stärkste mögliche Beziehung herstellend. Die ist die Idee hinter Thermokompressionsabbinden. Kupferne Säulen auf einer sterben Matchauflagen auf einem zweiten Würfel. Hitze und Gasbetriebdiffusion über der Schnittstelle, zum einer dauerhaften Bindung zu machen. Typische Temperaturen im Bereich von ºC 300 das Kupfer erweichen, die zwei Oberflächen sich miteinander anpassen lassend. Thermokompressionsabbinden kann 15 bis 60 Minuten dauern, obwohl und erfordert ein Schutzatmosphäre, kupferne Oxidation zu verhindern.

Saubere Oberflächen haften zusammen
Eine eng verwandte Technik, hybrides Abbinden, Versuche, Oxidation durch die Einbettung des Metalls in einer dielektrischen Schicht zu verhindern. In einem damascene Prozess, der vom Oblatenverbindungsaufdampfen erinnernd ist, füllt galvanisiertes Kupfer die Löcher aus, die in den Nichtleiter geschnitten werden. CMP entfernt das überschüssige Kupfer und verlässt Bondauflagen, die im Verhältnis zu dem Nichtleiter vertieft werden. Das Legen der zwei dielektrischen Oberflächen in Kontakt schafft eine vorübergehende Bindung.

In der Arbeit, die an den elektronischen Bauelementen 2019 IEEE und an Technologie-Konferenz dargestellt wurde, demonstrierten Forscher bei Leti den Gebrauch von einem Wassertropfen, Ausrichtung zu erleichtern. Die Xperi-Gruppe erklärte, dass diese Bindung genug stark ist, Herstellern zu erlauben, einen kompletten Multichipstapel zusammenzubauen.

Die dielektrische Bindung kapselt das Kupfer ein, verhindert Oxidation und lässt die Verpfändungsausrüstung eine umgebende Atmosphäre benutzen. Um eine dauerhafte Bindung zu bilden, wenden sich Hersteller an tempern das nutzt größeren Koeffizienten der thermischen Expansion des Kupfers. Begrenzt durch den Nichtleiter, wird das Kupfer gezwungen, um an seiner freien Oberfläche zu erweitern und füllt den Abstand zwischen den zwei Würfeln. Kupferne Diffusion bildet dann eine dauerhafte metallurgische Bindung. In einem komplexen Stapel tempern ein einzelnes Schritt kann alle Teilchips sofort verpfänden. Verhältnismäßig niedrige Vergütungstemperaturen sind in Ermangelung eines gebürtigen Oxids oder anderer Sperre genügend.

Die Höhe der Bondauflagen wird durch CMP, ein reifer, gut-kontrollierter Prozess definiert. Aus allen diese Gründe, ist hybrides Abbinden der Oblate-zuoblate in den Anwendungen wie Bild-Sensoren für einige Jahre verwendet worden. Oblate-zu-Oblatenabbindenanwendungen erfordern Auflagenausrichtung zwischen den Oblaten und hängen von den hohen Geräterträgen ab, um Verluste herabzusetzen. Defekte Würfel auf den zwei Oblaten sind unwahrscheinlich auszurichten, so ein Defekt auf einer Oblate können den Verlust eines entsprechenden guten Chips auf der zusammengebrachten Oblate verursachen.

hybrides Abbinden der Würfel-zu-Oblate und des Würfel-zuinterposers kann einen größeren Anwendungsraum möglicherweise öffnen und komplexe heterogene Systeme in einem einzelnen Paket erlauben. Jedoch erfordern diese Anwendungen auch komplexere Prozessflüsse. Während Oblate-zuoblate und Prozesse der Würfel-zuoblate (oder Interposers) ähnliche Nachfragen auf den CMP-Schritt und auf die Bindung selbst setzen, singulated Chips nach-CMP ist zu behandeln schwieriger. Die Herstellungslinie muss in der Lage sein, die Partikel zu steuern, die durch den in sich selbst unordentlichen singulation Schritt produziert werden und Lücken und andere Verpfändungsdefekte vermeiden. Von Katherine Derbyshire.