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O aumento do custo e a complexidade de nós avançados tornando-se das microplaquetas no máximo estão forçando muitos fabricantes de chips a começar a quebrar acima essa microplaqueta nas peças múltiplas, não quais exigem nós da vanguarda. O desafio é como pôr para trás aquelas partes desagregadas junto.

Quando um sistema complexo for integrado monolìtica — em uma única parte de silicone — o produto final é um acordo entre as limitações de orçamento térmicas dos dispositivos componentes.

3D NAND precisa o polysilicon de alta temperatura, por exemplo, mas as temperaturas exigidas degradam o desempenho da lógica do CMOS.

A memória e a lógica de desagregamento para separar bolachas permitem que os fabricantes aperfeiçoem cada tecnologia independentemente. A integração heterogênea torna-se ainda mais atrativa como sensores, transceptores, e outros elementos não-CMOS são adicionados à mistura.

O problema é como conectar todas as partes. A integração monolítica depende da parte--linha bem conhecida (BEOL) processos da metalização. Quando os componentes são empacotados separadamente, os fabricantes gerenciem para disposições da grade da bola e projetos similares. Mas quando dois ou mais dados são montados em um único pacote, os processos usados para conectá-los para encontrar-se em uma posição intermediária mal definida entre os dois.

Muitos projetos do sistema-em-pacote confiam em conexões da solda. o lugar das ferramentas do Picareta-e-lugar pre-colidiu dados singulated em um pino intermediário ou diretamente em uma bolacha do destino. Os fornos do Reflow terminam as ligações da solda em uma única etapa da alto-taxa de transferência. O material de uma solda mais macia serve como uma camada complacente, também, alisando para fora as variações da altura que puderam de outra maneira degradar a qualidade bond.

Infelizmente, a tecnologia solda-baseada não escala ao alto densidade as conexões mesmas que sensores da imagem, memória alta da largura de banda, e procura similar das aplicações. O processo de ligamento aplaina e espreme colisões da solda, assim que a pegada final da ligação é levemente maior do que o passo da colisão. Porque esse passo vai para baixo, não há simplesmente uma sala para que bastante solda faça uma conexão robusta. No trabalho apresentado na conferência de empacotamento do Bolacha-nível 2019 internacional, Guilian Gao e os colegas em Xperi calcularam que o passo viável mínimo para a integração solda-baseada é aproximadamente 40 mícrons.

As junções da solda do Cu-Sn são limitadas mais pelas propriedades mecânicas pobres, que contribuem às quebras, às falhas de fadiga, e à eletromigração. A indústria está procurando uma tecnologia de ligamento de circuito integrado alternativa facilitar uma escamação mais adicional do passo, mas não muitos processos podem combinar a alta velocidade, o baixo custo, e a flexibilidade da ligação da solda.

Por exemplo, o que esquema de ligamento é escolhido deve poder acomodar variações da altura em almofadas bond e em pinos intermediários. A temperatura do processo igualmente deve ser baixa bastante proteger todos os componentes da pilha do dispositivo. Quando os esquemas de empacotamento envolvem camadas múltiplas de pinos intermediários e de microplaquetas unidas, a camada baixa enfrenta exigências térmicas especialmente desafiantes. Cada camada acima da base pode exigir uma etapa de ligamento separada.

Uma alternativa proposta, ligação direta do cobre-cobre, tem a vantagem da simplicidade. Sem a camada de intervenção, fusível da temperatura e da pressão as almofadas superiores e inferiores em uma única parte de metal, fazendo a conexão possível a mais forte. Aquela é a ideia atrás da ligação do thermocompression. As colunas de cobre em uma morrem almofadas do fósforo em um segundo dado. Difusão da movimentação do calor e de pressão através da relação para fazer uma ligação permanente. Temperaturas típicas na escala do ºC 300 para amaciar o cobre, permitindo que as duas superfícies conformem-se entre si. A ligação do Thermocompression pode tomar 15 a 60 minutos, embora, e exige um em atmosfera controlada impedir a oxidação de cobre.

As superfícies limpas colam junto
Uma técnica estreitamente relacionada, ligação híbrida, tentativas de impedir a oxidação encaixando o metal em uma camada dielétrica. Em um processo damascene reminiscente da metalização da interconexão da bolacha, o cobre galvanizado enche-se nos furos cortados no dielétrico. O CMP remove o cobre adicional, saindo das almofadas bond que recessed relativo ao dielétrico. Colocar as duas superfícies dielétricas no contato cria uma ligação provisória.

No trabalho apresentado nos componentes 2019 eletrônicos de IEEE e na conferência da tecnologia, os pesquisadores em Leti demonstraram o uso de uma gota da água facilitar o alinhamento. O grupo de Xperi explicou que esta ligação é forte bastante permitir que os fabricantes montem uma pilha completa da multi-microplaqueta.

A ligação dielétrica encapsula o cobre, impedindo a oxidação e permitindo que o equipamento de ligamento use uma atmosfera ambiental. Para formar uma ligação permanente, os fabricantes gerenciem para recozem isso aproveitam-se do coeficiente maior da expansão térmica do cobre. Limitado pelo dielétrico, o cobre é forçado para expandir em sua superfície livre, construindo uma ponte sobre a diferença entre os dois dados. A difusão de cobre forma então uma ligação metalúrgica permanente. Em uma pilha complexa, um único recoze a etapa pode ligar todas as microplaquetas componentes imediatamente. As temperaturas de recozimento relativamente baixas são suficientes na ausência de um óxido nativo ou da outra barreira.

A altura das almofadas bond é definida por CMP, um processo maduro, bem-controlado. Para todas estas razões, a ligação híbrida da bolacha-à-bolacha foi usada nas aplicações como sensores da imagem por diversos anos. as aplicações da ligação da Bolacha-à-bolacha exigem o alinhamento da almofada entre as bolachas e dependem dos rendimentos altos do dispositivo para minimizar perdas. Os dados defeituosos nas duas bolachas são pouco suscetíveis de alinhar, assim um defeito em uma bolacha podem causar a perda de uma boa microplaqueta correspondente na bolacha combinada.

a ligação híbrida da Dado-à-bolacha e do dado-à-pino intermediário pode potencialmente abrir um espaço maior da aplicação, permitindo sistemas heterogêneos complexos em um único pacote. Contudo, estas aplicações igualmente exigem uns fluxos de processo mais complexos. Quando os processos da bolacha-à-bolacha e da dado-à-bolacha (ou o pino intermediário) colocarem procuras similares na etapa do CMP e na ligação própria, segurar o cargo-CMP singulated das microplaquetas é mais desafiante. A linha de fabricação tem que poder controlar as partículas produzidas pela etapa inerentemente desarrumado do singulation, evitando vácuos e outros defeitos de ligamento. De Katherine Derbyshire.