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मोमेंटम कॉपर हाइब्रिड बॉन्डिंग के लिए बन रहा है, एक ऐसी तकनीक जो अगली पीढ़ी के 2.5 डी और 3 डी पैकेजों की ओर बढ़ सकती है।

फाउंड्री, उपकरण विक्रेता, आरएंडडी संगठन और अन्य लोग कॉपर हाइब्रिड बॉन्डिंग विकसित कर रहे हैं, जो एक ऐसी प्रक्रिया है जो उन्नत पैकेजों में कॉपर-टू-कॉपर इंटरकनेक्ट का उपयोग करके स्टैक और बॉन्ड मर जाती है।अभी भी आर एंड डी में, पैकेजिंग के लिए हाइब्रिड बॉन्डिंग स्टैकिंग और बॉन्डिंग के मौजूदा तरीकों की तुलना में कम शक्ति के साथ अधिक बैंडविड्थ प्रदान करता है।लेकिन हाइब्रिड बॉन्डिंग को लागू करना और भी मुश्किल है।साथ ही, मौजूदा प्रौद्योगिकियां उम्मीद से आगे बढ़ सकती हैं, हाइब्रिड बॉन्डिंग के लिए सम्मिलन बिंदु को बाहर कर सकती हैं।

कॉपर हाइब्रिड बॉन्डिंग नई नहीं है।2016 में शुरू हुआ, CMOS इमेज सेंसर विक्रेताओं ने वेफर-टू-वेफर हाइब्रिड बॉन्डिंग तकनीक का उपयोग करके उत्पादों की शिपिंग शुरू की।इसके लिए, एक वेंडर लॉफर वेफर प्रोसेस करता है।फिर, वेंडर पिक्सल के साथ एक अलग वेफर प्रोसेस करता है।दो वेफर्स को महीन पिच वाले कॉपर-टू-कॉपर इंटरकनेक्ट्स का उपयोग करके बंधित किया जाता है।सीएमओएस छवि सेंसर बनाने, व्यक्तिगत चिप्स वेफर पर रखे जाते हैं।

हाइब्रिड बॉन्डिंग उन्नत पैकेजिंग के लिए लगभग उसी तरह काम करती है, लेकिन यह अधिक जटिल है।वेंडर एक भिन्न भिन्नता पर काम कर रहे हैं जिसे डाई-टू-वेफर बॉन्डिंग कहा जाता है, जहाँ आप स्टैक करते हैं और बॉन्ड एक इंटरपोज़र या अन्य पर मर जाता है।केएलए में मार्केटिंग के वरिष्ठ निदेशक स्टीफन हाईबर्ट ने कहा, "हम डाई-टू-वेफर हाइब्रिड बॉन्डिंग विकसित करने के लिए मजबूत उद्योग की गति देख रहे हैं।""डाई-टू-वेफर हाइब्रिड बॉन्डिंग के प्रमुख लाभ विभिन्न आकार के चिप्स के विषम एकीकरण के लिए सक्षम हैं।"

यह संस्करण उन्नत पैकेजिंग को अगले स्तर पर ले जाता है।आज की उन्नत पैकेजिंग के एक उदाहरण में, विक्रेता एक पैकेज में मल्टी-डाई DRAM स्टैक को एकीकृत कर सकते हैं, और मौजूदा इंटरकनेक्ट योजनाओं का उपयोग करके मर को जोड़ सकते हैं।हाइब्रिड बॉन्डिंग के साथ, DRAM की मृत्यु ठीक पिच कॉपर-टू-कॉपर इंटरकनेक्ट्स का उपयोग करके जुड़ी हुई है, जिससे अधिक बैंडविड्थ को सक्षम किया जा सकता है।इस दृष्टिकोण का उपयोग मेमोरी स्टैकिंग और अन्य संयोजनों पर उन्नत तर्क के लिए भी किया जा सकता है।

हाल ही में एक प्रस्तुति में, Xperi के एक प्रतिष्ठित इंजीनियर, गिलियन गाओ ने कहा, "इसमें बहुत सारे विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए क्षमता है।""उदाहरण के अनुप्रयोगों में 3 डी DRAM, विषम एकीकरण और चिप असहमति शामिल है।"

हालाँकि यह एक चुनौतीपूर्ण प्रक्रिया है।डाई-टू-वेफर हाइब्रिड बॉन्डिंग के लिए प्राचीन डाई, उन्नत उपकरण और निर्दोष एकीकरण योजनाओं की आवश्यकता होती है।लेकिन अगर विक्रेता इसे काम कर सकते हैं, तो प्रौद्योगिकी उन्नत चिप डिजाइनों के लिए एक आकर्षक विकल्प हो सकता है।

परंपरागत रूप से, एक डिजाइन को आगे बढ़ाने के लिए, उद्योग एक सिस्टम-ऑन-ए-चिप (SoC) विकसित करता है, जहां आप प्रत्येक नोड पर विभिन्न कार्यों को सिकोड़ते हैं और उन्हें एक अखंड मरने पर पैक करते हैं।लेकिन यह दृष्टिकोण प्रत्येक नोड पर अधिक जटिल और महंगा होता जा रहा है।जबकि कुछ इस रास्ते का पालन करना जारी रखेंगे, कई विकल्प की तलाश कर रहे हैं।स्केलिंग के लाभों को प्राप्त करने का एक तरीका एक पारंपरिक उन्नत पैकेज में जटिल चिप्स को इकट्ठा करना है।हाइब्रिड बॉन्डिंग का उपयोग कर उन्नत पैकेजिंग अभी तक एक अन्य विकल्प है।

GlobalFoundries, Intel, Samsung, TSMC और UMC सभी पैकेजिंग के लिए कॉपर हाइब्रिड बॉन्डिंग पर काम कर रहे हैं।तो Imec और Leti हैं।इसके अलावा, Xperi हाइब्रिड बॉन्डिंग का एक संस्करण विकसित कर रहा है।Xperi दूसरों को तकनीक का लाइसेंस देती है।

 

कई पैकेजिंग विकल्प
बाजार में कई आईसी पैकेज प्रकार हैं।पैकेजिंग बाजार को विभाजित करने का एक तरीका इंटरकनेक्ट प्रकार है, जिसमें वायरबैंड, फ्लिप-चिप, वेफर-स्तरीय पैकेजिंग (डब्ल्यूएलपी) और थ्रू-सिलिकॉन वायस (टीएसवी) शामिल हैं।इंटरकनेक्ट का उपयोग पैकेज में एक डाई को दूसरे से कनेक्ट करने के लिए किया जाता है।TSV में सबसे ज्यादा I / O काउंट होते हैं, इसके बाद WLP, फ्लिप-चिप और वायरबॉन्ड होते हैं।हाइब्रिड बॉन्डिंग, इंटरकनेक्ट न्यूकमर, टीएसवी की तुलना में उच्च घनत्व है।

टेकसर्च के अनुसार, आज के 75% से 80% पैकेज वायर बॉन्डिंग पर आधारित हैं।एक तार बोनडर एक चिप को दूसरे चिप या सब्सट्रेट को छोटे तारों का उपयोग करके टांका लगाता है।वायर बॉन्डिंग का इस्तेमाल कमोडिटी पैकेज और मेमोरी डाई स्टैकिंग के लिए किया जाता है।

फ्लिप-चिप में, बड़े सोल्डर बम्प्स या छोटे कॉपर बम्प्स और पिलर्स का एक समुद्र, विभिन्न प्रक्रिया चरणों का उपयोग करके एक चिप के ऊपर बनता है।डिवाइस को फ़्लिप करके एक अलग डाई या बोर्ड पर लगाया जाता है।विद्युत कनेक्शन बनाने वाले तांबे के पैड पर धक्कों की भूमि होती है।वेईज़ को एक वेफर बॉन्डर नामक प्रणाली का उपयोग करके बंधुआ बनाया जाता है।

WLP, इस बीच, वेफर के दौरान मर जाता है।फैन-आउट एक डब्ल्यूएलपी प्रकार है।"(वेफर-स्तरीय पैकेजिंग) हमें छोटे दो आयामी कनेक्शन बनाने में सक्षम बनाता है जो सिलिकॉन के उत्पादन को एक बड़े क्षेत्र में पुनर्वितरित करते हैं, उच्च I / O घनत्व, उच्च बैंडविड्थ और आधुनिक उपकरणों के लिए उच्च प्रदर्शन को सक्षम करते हैं," क्लिफ मैककोल्ड ने कहा, ईसीटीसी में एक प्रस्तुति में वेको में एक शोध वैज्ञानिक।

इस बीच, उच्च अंत 2.5D / 3D पैकेज में TSV का उपयोग किया जाता है।2.5D में, मर जाता है एक इंटरपोज़र पर ढेर हो जाता है, जिसमें टीएसवी शामिल होता है।इंटरपोज़र चिप्स और एक बोर्ड के बीच सेतु का काम करता है, जो अधिक I / Os और बैंडविड्थ प्रदान करता है।

2.5 डी और 3 डी पैकेज के विभिन्न संस्करण हैं।उच्च बैंडविड्थ मेमोरी (HBM), जो DRAM को एक-दूसरे पर मरती है, एक 3 डी पैकेज प्रकार है।तर्क पर तर्क, या स्मृति पर तर्क उभर रहे हैं।“लॉजिक स्टैकिंग पर तर्क अभी भी व्यापक नहीं है।मेमोरी पर लॉजिक कुछ ऐसा है जो पाइप लाइन के नीचे आ रहा है, ”रैम्यून नागिसेट्टी, इंटेल में प्रक्रिया और उत्पाद एकीकरण के निदेशक ने कहा।

पैकेजिंग में, नवीनतम buzzword है chiplets।चेप्टर एक पैकेजिंग प्रकार नहीं हैं, प्रति से।शिष्यों के साथ, एक चिपमेकर के पास एक पुस्तकालय में मॉड्यूलर मरता है, या शिष्यों का एक मेनू हो सकता है।ग्राहक शिस्टेट्स को मिक्स-एंड-मैच कर सकते हैं और उन्हें एक पैकेज में डाई-टू-डाई इंटरकनेक्ट स्कीम का उपयोग करके कनेक्ट कर सकते हैं।

चेस्टर्स एक मौजूदा पैकेज प्रकार या एक नई वास्तुकला में रह सकते हैं।"यह एक वास्तुकला पद्धति है," वाल्टर एनजी, यूएमसी में व्यवसाय विकास के उपाध्यक्ष ने कहा।“यह आवश्यक कार्य के लिए सिलिकॉन समाधान का अनुकूलन कर रहा है।उन सभी का प्रदर्शन विचार है, चाहे इसकी गति, गर्मी या शक्ति।इसमें एक लागत कारक भी होता है, जो इस बात पर निर्भर करता है कि आप क्या दृष्टिकोण अपनाते हैं। ”

आज के सबसे उन्नत 2.5 डी और 3 डी पैकेज के लिए, विक्रेता मौजूदा इंटरकनेक्ट योजनाओं और वेफर बॉन्डर्स का उपयोग करते हैं।इन पैकेजों में, मर जाता है और तांबे के माइक्रोबंप और खंभे का उपयोग करके जुड़ा हुआ है।मिलाप सामग्री के आधार पर, धक्कों और खंभे विभिन्न उपकरणों के बीच छोटे, तेज विद्युत कनेक्शन प्रदान करते हैं।

सबसे उन्नत माइक्रोबंप्स / खंभे 40μm से 36μm पिचों के साथ छोटे ढांचे हैं।एक पिच किसी दिए गए स्थान को संदर्भित करता है।40μm पिच में 15μm रिक्ति के साथ आकार में 25μm कॉपर पिलर होता है।

अच्छी पिच आवश्यकताओं के लिए, उद्योग थर्मल कम्प्रेशन बॉन्डिंग (TCB) का उपयोग करता है।एक TCB बोनर एक डाई उठाता है और एक और मरने वाले लोगों के लिए धक्कों को संरेखित करता है।यह बल और गर्मी का उपयोग करके धक्कों को बंधित करता है।

हालाँकि, TCB एक धीमी प्रक्रिया है।उसके शीर्ष पर, तांबे के खंभे / खंभे अपनी भौतिक सीमाओं के करीब पहुंच रहे हैं।कुछ का मानना ​​है कि सीमा लगभग 20μm पिच है।

कुछ बम्प पिच को बढ़ाने की कोशिश कर रहे हैं।Imec एक ऐसी तकनीक विकसित कर रहा है जो आज के TCB का उपयोग करके 10μm टक्कर पिचों को सक्षम बनाता है।7μm और 5μm R & D में हैं।

प्रवाह में बदलाव के लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए वर्तमान 40μm बम्प पिचों में पर्याप्त मिलाप सामग्री है।“जब 10μm पिच और नीचे स्केलिंग की जाती है, तो अब ऐसा नहीं है।ठीक पिच माइक्रोबंप्स में, बिजली की उपज और अच्छा संयुक्त गठन जोरदार रूप से टीसीबी उपकरण की सटीकता, मिसलिग्न्मेंट और झुकाव पर निर्भर करता है और मिलाप की विकृति की मात्रा है, ”इमरेक के वरिष्ठ वैज्ञानिक जाबेर डेरखशेंडीह ने एक पेपर में कहा। हाल ही में ECTC सम्मेलन।

माइक्रोबंप का विस्तार करने के लिए, इमेक ने एक धातु स्पेसर प्रक्रिया विकसित की है।पहले की तरह, माइक्रोबम्प्स अभी भी मरने पर बनते हैं।Imec की प्रक्रिया में, डमी मेटल माइक्रोबम्प्स भी मरने पर बनते हैं।डमी बम्प्स छोटे बीम से मिलते जुलते हैं जो संरचना को पकड़ते हैं।

"एक डमी मेटल स्पेसर माइक्रोबंप को 3 डी डाई-टू-वेफर स्टैकिंग के लिए पेश किया गया है जो टीसीबी टूल की झुकाव त्रुटि को कम करने और मिलाप विरूपण को नियंत्रित करने के लिए है, ताकि बंधन के विभिन्न स्थानों के लिए विद्युत प्रतिरोध और संयुक्त गठन की गुणवत्ता समान हो। मर जाता है।

हाइब्रिड बॉन्डिंग क्या है?
कुछ बिंदु पर, माइक्रोबंप्स / खंभे और टीसीबी भाप से बाहर निकल सकते हैं।यहीं पर कॉपर हाइब्रिड बॉन्डिंग फिट होती है। माइक्रोबंप तकनीक से दीवार के हिट होने के बाद या उससे पहले भी इसे डाला जाना अपेक्षित है।

माइक्रोबंप्स जल्द ही कभी भी दूर नहीं जा रहे हैं।दोनों प्रौद्योगिकियों- माइक्रोबंप्स और हाइब्रिड बॉन्डिंग- का बाजार में एक स्थान होगा।यह आवेदन पर निर्भर करता है।

हालांकि, हाइब्रिड बॉन्डिंग भाप प्राप्त कर रही है।TSMC, सबसे मुखर प्रस्तावक, सिस्टम ऑन इंटीग्रेटेड चिप (SoIC) नामक एक तकनीक पर काम कर रहा है।हाइब्रिड बॉन्डिंग का उपयोग करते हुए, TSMC की SoIC तकनीक उप-10μm बॉन्डिंग पिचों को सक्षम बनाती है।SoIC को मौजूदा योजनाओं के मुकाबले 0.25X बंप-पैड पिच के लिए कहा जाता है।एक उच्च-घनत्व संस्करण लगभग 20,000X बैंडविड्थ घनत्व और 20X ऊर्जा दक्षता के साथ 10X चिप-टू-चिप संचार गति को सक्षम करता है।

2021 में उत्पादन के लिए स्लेट, SoIC ठीक पिच एचबीएम और SRAM मेमोरी क्यूब्स, साथ ही 3 डी की तरह आर्किटेक्चर सक्षम कर सकता है।आज के HBMs की तुलना में, "SoIC- एकीकृत DRAM मेमोरी क्यूब्स उच्च मेमोरी घनत्व, बैंडविड्थ और बिजली दक्षता प्रदान कर सकते हैं," टीएसएमसी के एक शोधकर्ता एमएफ चेन ने हाल के एक पेपर में कहा।

TSMC चिप-टू-वेफर हाइब्रिड बॉन्डिंग विकसित कर रहा है।वेफर बॉन्डिंग अपने आप में नई नहीं है और इसका इस्तेमाल एमईएमएस और अन्य अनुप्रयोगों में वर्षों से किया जा रहा है।विभिन्न प्रकार के वेफर बॉन्डिंग हैं।ब्रूयर साइंस के एक वरिष्ठ शोध रसायनज्ञ जिओ लियू ने एक प्रस्तुति में कहा, "माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक और माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम की संरचना और पैकेजिंग दो सबस्ट्रेट्स या वेफर्स के बंधन पर निर्भर करती है।""माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम (एमईएमएस) निर्माण प्रक्रियाओं में, संवेदनशील एमईएमएस संरचना की रक्षा के लिए डिवाइस वेफर को दूसरे वेफर से जोड़ा जाएगा।फ्यूजन बॉन्डिंग और एनोडिक बॉन्डिंग या इनडायरेक्ट बॉन्डिंग तकनीक जैसे मेटल यूक्टेक्टिक, थर्मोकम्प्रेसन बॉन्डिंग और चिपकने वाली बॉन्डिंग जैसे डायरेक्ट बॉन्डिंग टेक्नोलॉजी का इस्तेमाल आमतौर पर माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक इंडस्ट्री की सेवा के लिए किया जाता है।दो सब्सट्रेट्स के बीच मध्यस्थ के रूप में एक बंधन चिपकने वाला उपयोग करने से कई फायदे के साथ लचीले प्रसंस्करण की अनुमति मिलती है। "

कॉपर हाइब्रिड बॉन्डिंग पहली बार 2016 में सामने आई, जब सोनी ने CMOS इमेज सेंसर के लिए तकनीक का इस्तेमाल किया।सोनी ने Ziptronix से तकनीक का लाइसेंस लिया, जो अब Xperi का हिस्सा है।

इस एप्लिकेशन के लिए, Xperi की तकनीक को डायरेक्ट बॉन्ड इंटरकनेक्ट (DBI) कहा जाता है।DBI एक पारंपरिक फैब में आयोजित किया जाता है, और इसमें वेफर-टू-वेफर बॉन्डिंग प्रक्रिया शामिल होती है।प्रवाह में, एक वेफर को संसाधित किया जाता है और फिर सतह पर धातु पैड को फिर से बनाया जाता है।सतह को प्लेनरीकृत किया जाता है और फिर सक्रिय किया जाता है।

एक अलग वफ़र एक समान प्रक्रिया से गुजरता है।वेफर्स दो-चरणीय प्रक्रिया का उपयोग करके बंधुआ हैं।यह एक ढांकता हुआ-से-ढांकता हुआ बंधन है, इसके बाद धातु-से-धातु कनेक्शन होता है।

"कुल मिलाकर, वेफर-टू-वेफर डिवाइस विनिर्माण के लिए पसंद की विधि है, जहां वेफर्स पूरी प्रक्रिया प्रवाह के दौरान फ्रंट-एंड फैब वातावरण में रहते हैं," ईवी ग्रुप में व्यवसाय विकास के निदेशक थॉमस उहरमन ने कहा।“इस मामले में, हाइब्रिड बॉन्डिंग के लिए वफ़र तैयारी में इंटरफ़ेस डिज़ाइन नियमों, स्वच्छता, सक्रियण और संरेखण के साथ सामग्री की पसंद में कई चुनौतियाँ हैं।ऑक्साइड सतह पर कोई भी कण कण आकार की तुलना में 100 से 1,000 गुना बड़ा शून्य पेश करता है। ”

फिर भी, तकनीक छवि सेंसर के लिए सिद्ध होती है।अब, अन्य डिवाइस काम में हैं।"आगे के उपकरणों का पालन करने की योजना बनाई गई है, जैसे कि एसआरएएम से प्रोसेसर की मृत्यु हो जाती है," उर्रहमान ने कहा।

पैकेजिंग के लिए हाइब्रिड बॉन्डिंग
उन्नत चिप पैकेजिंग के लिए, उद्योग डाई-टू-वेफर और डाई-टू-डाई कॉपर हाइब्रिड बॉन्डिंग पर भी काम कर रहा है।इसमें वेफर पर डाई, इंटरप्रोजर पर डाई या डाई ऑन पर स्टैकिंग शामिल है।

यह वेफर-टू-वेफर बॉन्डिंग की तुलना में अधिक कठिन है।"मरने-से-वेफर हाइब्रिड बॉन्डिंग के लिए, कण जोड़ने वालों के बिना मरने से निपटने के लिए बुनियादी ढांचा, साथ ही साथ बॉन्ड की क्षमता मर जाती है," एक बड़ी चुनौती बन जाती है।“जबकि मरने के स्तर के लिए इंटरफ़ेस डिज़ाइन और पूर्व-प्रसंस्करण को कॉपी किया जा सकता है और / या वेफर स्तर से अनुकूलित किया जा सकता है, मरने की हैंडलिंग में कई चुनौतियाँ हैं।आमतौर पर, बैक-एंड प्रक्रियाएं, जैसे फिल्म फ्रेम पर डाइंग, डाई हैंडलिंग, और डाई ट्रांसपोर्ट को फ्रंट-एंड क्लीन स्तरों के लिए अनुकूलित किया जाता है, जिससे उच्च स्तर की पैदावार मरने के स्तर पर होती है।

"वेफर-टू-वेफर काम कर रहा है," उर्रहमान ने कहा।“जब मैं इंजीनियरिंग के काम को देखता हूं और देखता हूं कि उपकरण विकास कहां जा रहा है (चिप-टू-वेफर के लिए), यह एक बहुत ही जटिल एकीकरण कार्य है।TSMC जैसे लोग उद्योग को आगे बढ़ा रहे हैं।इसलिए, हम इसे देखेंगे।उत्पादन में, सुरक्षित बंदरगाह विवरण 2022 या 2023 में कहीं होगा। संभावित रूप से, यह थोड़ा पहले हो सकता है। ”

पैकेजिंग के लिए हाइब्रिड बॉन्डिंग अन्य तरीकों से अलग है।परंपरागत रूप से, IC पैकेजिंग को OSAT या पैकेजिंग हाउस में संचालित किया जाता है।कॉपर हाइब्रिड बॉन्डिंग में, प्रक्रिया एक वफ़र फैब में एक cleanroom के भीतर आयोजित की जाती है, न कि OSAT।

पारंपरिक पैकेजिंग के विपरीत, जो माइक्रोन-आकार के दोषों से संबंधित है, हाइब्रिड बॉन्डिंग छोटे एनएम-स्केल दोषों के प्रति संवेदनशील है।छोटे दोषों को प्रक्रिया को बाधित करने से रोकने के लिए फैब-क्लास क्लीयरूम की आवश्यकता होती है।

यहां दोष नियंत्रण महत्वपूर्ण है।“उन्नत पैकेजिंग प्रक्रियाओं के रूप में तेजी से जटिल हो रहे हैं और तेजी से छोटे रूप में शामिल सुविधाओं, प्रभावी प्रक्रिया नियंत्रण के लिए की जरूरत बढ़ रही है।विफलता की लागत अधिक है, इन प्रक्रियाओं में महंगी ज्ञात अच्छी डाई का उपयोग किया जाता है, ”टिम स्क्यून्स ने कहा, साइबरऑप्टिक्स में आर एंड डी के उपाध्यक्ष।“घटकों के बीच, ऊर्ध्वाधर विद्युत कनेक्शन बनाने के लिए धक्कों हैं।स्टंप किए गए घटकों के बीच विश्वसनीय कनेक्शन सुनिश्चित करने के लिए टक्कर की ऊँचाई और कोप्लानैरिटी को नियंत्रित करना महत्वपूर्ण है। ”

वास्तव में, ज्ञात अच्छा मर (KGD) महत्वपूर्ण है।एक KGD एक अनपैक्ड हिस्सा है या एक नंगे मर जाता है जो किसी दिए गए विनिर्देश को पूरा करता है।KGD के बिना, पैकेज कम पैदावार से ग्रस्त हो सकता है या विफल हो जाएगा।

पैकेजिंग हाउस के लिए KGD महत्वपूर्ण है।“हम नंगे मरते हैं और हम कार्यक्षमता के साथ एक उत्पाद देने के लिए पैकेज में डालते हैं।हाल ही में एक कार्यक्रम में लोग ASE में इंजीनियरिंग और तकनीकी विपणन के निदेशक Lihong काओ ने कहा कि लोग हमें बहुत अधिक पैदावार देने के लिए कह रहे हैं।"तो ज्ञात अच्छी मौत के संबंध में, हम इसे अच्छी कार्यक्षमता के साथ पूरी तरह से परीक्षण करना चाहते हैं।हम चाहते हैं कि यह 100% हो। ”

बहरहाल, डाई-टू-वेफर हाइब्रिड बॉन्डिंग प्रवाह वेफर-टू-वेफर प्रक्रिया के समान है।बड़ा अंतर यह है कि चिप्स को उच्च गति वाले फ्लिप-चिप बॉन्डर्स का उपयोग करके इंटरपॉज़र्स या अन्य मरने पर चिपकाया और ढेर किया जाता है।

 

पूरी प्रक्रिया फैब में शुरू होती है, जहां विभिन्न उपकरणों का उपयोग करके चिप्स को एक वेफर पर संसाधित किया जाता है।फैब के उस हिस्से को फ्रंट-एंड-ऑफ-द-लाइन (FEOL) कहा जाता है।हाइब्रिड बॉन्डिंग में, प्रवाह के दौरान दो या अधिक वेफर्स संसाधित होते हैं।

फिर, वेफर्स को बैकब-ऑफ-लाइन (BEOL) नामक फैब के एक अलग हिस्से में भेज दिया जाता है।विभिन्न उपकरणों का उपयोग करते हुए, वेफर्स BEOL में एक एकल डैमस्कीन प्रक्रिया से गुजरते हैं।

एकल दमिश्क प्रक्रिया एक परिपक्व तकनीक है।मूल रूप से, एक ऑक्साइड सामग्री वेफर पर जमा की जाती है।टिनी vias को आक्साइड सामग्री में प्रतिरूपित किया जाता है।Vias को एक बयान प्रक्रिया का उपयोग करके तांबे से भर दिया जाता है।

यह बदले में, वेफर की सतह पर तांबा इंटरकनेक्सेस या पैड बनाता है।तांबे के पैड अपेक्षाकृत बड़े होते हैं, जिन्हें .m पैमाने पर मापा जाता है।यह प्रक्रिया कुछ हद तक आज के उन्नत चिप उत्पादन के समान है।उन्नत चिप्स के लिए, हालांकि, बड़ा अंतर यह है कि तांबे के इंटरकनेक्ट को नैनोस्केल में मापा जाता है।

यह केवल प्रक्रिया की शुरुआत है।यहीं पर Xperi की नई डाई-टू-वेफर कॉपर हाइब्रिड बॉन्डिंग प्रक्रिया शुरू होती है।अन्य समान या थोड़े अलग प्रवाह का उपयोग करते हैं।

Xperi की मृत-से-वेफर प्रक्रिया में पहला कदम रासायनिक यांत्रिक चमकाने (CMP) का उपयोग करके वेफर्स की सतह को पॉलिश करना है।सीएमपी एक प्रणाली में आयोजित किया जाता है, जो रासायनिक और यांत्रिक बलों का उपयोग करके एक सतह को पॉलिश करता है।

प्रक्रिया के दौरान, वफ़र की सतह पर तांबे के पैड को थोड़ा सा हटा दिया जाता है।लक्ष्य एक उथले और समान अवकाश प्राप्त करना है, जिससे अच्छी पैदावार हो सके।

सीएमपी एक कठिन प्रक्रिया है।यदि सतह को अधिक पॉलिश किया जाता है, तो तांबे के पैड का अवकाश बहुत बड़ा हो जाता है।बंधन प्रक्रिया के दौरान कुछ पैड शामिल नहीं हो सकते हैं।यदि अंडर-पॉलिश किया जाता है, तो तांबे के अवशेष विद्युत शॉर्ट्स बना सकते हैं।

एक उपाय है।Xperi ने 200 मिमी और 300 मिमी CMP क्षमताओं का विकास किया है।"सीएमपी प्रौद्योगिकी ने पिछले एक दशक में उपकरण डिजाइन, घोल विकल्प और सटीक नियंत्रण के साथ पुन: प्रयोज्य और मजबूत प्रक्रियाओं को सक्षम करने के लिए इन-प्रोसेस मॉनिटर के आसपास नवाचार के साथ काफी प्रगति की है," Xperi में इंजीनियरिंग की उपाध्यक्ष लौरा मीरकारिमी ने कहा।

फिर, वेफर्स एक मेट्रोलॉजी कदम से गुजरता है, जो सतह स्थलाकृति को मापता है और विशेषता देता है।सतह को चिह्नित करने के लिए परमाणु बल माइक्रोस्कोपी (एएफएम) और अन्य उपकरणों का उपयोग किया जाता है।AFM संरचनाओं में माप सक्षम करने के लिए एक छोटी जांच का उपयोग करता है।इसके अलावा, वेफर निरीक्षण प्रणालियों का भी उपयोग किया जाता है।

यह प्रक्रिया का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है।"हाइब्रिड बॉन्डिंग के लिए, दमिश्क पैड के गठन के बाद वेफर सतह के प्रोफाइल को उप-नैनोमीटर परिशुद्धता के साथ मापा जाना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि तांबे के पैड recess या फलाव की आवश्यकताओं को पूरा करते हैं," KLA के हीबर्ट ने कहा।“कॉपर हाइब्रिड बॉन्डिंग की प्रमुख प्रक्रिया चुनौतियों में voids को रोकने के लिए सतही दोष नियंत्रण, मजबूत हाइब्रिड बॉन्ड पैड संपर्क का समर्थन करने के लिए नैनोमीटर-स्तरीय सतह प्रोफ़ाइल नियंत्रण, और ऊपर और नीचे मरने पर तांबे के पैड के संरेखण को नियंत्रित करना शामिल है।उदाहरण के लिए, हाइब्रिड बॉन्ड पिचें छोटी हो जाती हैं, उदाहरण के लिए, वेफर-टू-वेफर फ्लो में 2μm से कम या डाई-टू-वेफर फ्लो में 10μm से कम, ये सतह दोष, सतह प्रोफ़ाइल और बॉन्ड पैड संरेखण चुनौतियां अधिक महत्वपूर्ण हो जाती हैं। "

यह पर्याप्त नहीं हो सकता है।इस प्रवाह के दौरान कुछ बिंदु पर, कुछ जांच कदम पर विचार कर सकते हैं।FormFactor के वरिष्ठ उपाध्यक्ष एमी लियोंग ने कहा, "कॉपर पैड्स या कॉपर बंप्स पर सीधे जांच करना पारंपरिक रूप से असंभव माना गया है।""मुख्य चिंता यह है कि जांच सुझावों और धक्कों के बीच स्थिर विद्युत संपर्क कैसे बनाया जाए।"

इसके लिए, FormFactor ने एक MEMS- आधारित जांच टिप डिजाइन विकसित किया है, जिसे स्केट डब किया गया है।एक कम संपर्क बल के साथ संयुक्त, टिप धक्कों के साथ विद्युत संपर्क बनाने के लिए ऑक्सीकरण परत के माध्यम से धीरे से टूट जाता है।

और कदम
मेट्रोलॉजी कदम के बाद, वेफर्स एक सफाई और एक एनील प्रक्रिया से गुजरता है।एनील कदम बैच प्रक्रिया में शीर्ष पर मर जाता है के साथ वेफर्स के ढेर के साथ किया जाता है।

फिर, चिप्स को वेफर पर ब्लेड या लेजर स्टील्थ डाइसिंग सिस्टम के जरिए लगाया जाता है।यह, बदले में, पैकेजिंग के लिए अलग-अलग मर जाता है।मर गायन प्रक्रिया चुनौतीपूर्ण है।यह कण, संदूषक और धार दोष उत्पन्न कर सकता है।

"मरने के लिए-वेफर हाइब्रिड बॉन्डिंग के लिए, वेफर डिंगिंग और डाई हैंडलिंग कण स्रोत के लिए अतिरिक्त स्रोतों को जोड़ते हैं, जिसे प्रबंधित किया जाना चाहिए," केएलए के हीबर्ट ने कहा।"प्लाज्मा डाइंग इसके बहुत कम कण संदूषण के स्तर के कारण डाई-टू-वेफर हाइब्रिड बॉन्डिंग योजनाओं के अन्वेषण के तहत है।"

बॉन्डिंग स्टेप अगला है।ऑपरेशन में, फ्लिप-चिप बोल्डर डाइंग फ्रेम से सीधे डाई को उठाएगा।उसके बाद, सिस्टम को होस्ट वेफर या किसी अन्य डाई पर डाई लगाएगा।कमरे के तापमान पर दोनों संरचनाएं तुरंत बंध जाती हैं।कॉपर हाइब्रिड बॉन्डिंग में, चिप्स या वेफर्स को ढांकता हुआ-से-ढांकता हुआ बंधन का उपयोग करके बंध किया जाता है, इसके बाद धातु-से-धातु कनेक्शन होता है।

यह प्रक्रिया कुछ चुनौतियों को प्रस्तुत करती है, अर्थात् बॉन्डर्स की संरेखण सटीकता।कुछ मामलों में, संरेखण सटीकता कई माइक्रोन के आदेश पर हैं।उद्योग उप-माइक्रोन क्षमताओं को चाहता है।

“जबकि मरने के साथ-साथ थ्रूपुट एक इंजीनियरिंग चुनौती है, फ्लिप चिप बॉन्डर्स ने पहले ही एक जबरदस्त कदम आगे बढ़ाया है।ईवी ग्रुप के उर्रहमान ने कहा कि अभी भी पूरी आबादी पर एक ही सफाई स्तर के साथ मरने से निपटने की चुनौती है।“वेफर-टू-वेफर बॉन्डिंग 100nm से कम ओवरले की आवश्यकताओं की ओर बढ़ रहा है और इसलिए उन्नत नोड्स के लिए अर्हता प्राप्त कर रहा है।डाई-टू-वेफर के लिए, आमतौर पर सटीकता और थ्रूपुट के बीच एक निर्भरता होती है, जहां कम जनसंख्या थ्रूपुट द्वारा उच्च सटीकता का कारोबार किया जाता है।जैसा कि उपकरणों को बैकएंड प्रक्रियाओं जैसे कि मिलाप और थर्मोकंपेशन बॉन्डिंग के लिए अनुकूलित किया गया है, 1 specificationm विनिर्देश लंबे समय तक पर्याप्त था।हाइब्रिड डाई-टू-वेफर बॉन्डिंग ने उपकरण डिज़ाइन को बदल दिया, सटीकता और उपकरण की सफाई से ट्रिगर किया।उपकरणों की आगामी पीढ़ी में 500nm सटीकता के नीचे एक विनिर्देशन है। "

उद्योग बंधुओं को तैयार कर रहा है।ईसीटीसी में, बीई सेमीकंडक्टर (बेसी) ने 300 एनएम वेटर सब्सट्रेट के लिए 2,000 यूपीएच के साथ 200nm @ 3 ISO, आईएसओ 3 क्लीनरूम वातावरण के अंतिम विनिर्देशन लक्ष्य के साथ एक नए हाइब्रिड चिप-वे-वेफ बोनर प्रोटोटाइप के पहले परिणाम प्रस्तुत किए।

"मशीन में घटक वफ़र टेबल (कार्य क्षेत्र के नीचे), सब्सट्रेट वेफर टेबल, और दो मिरर किए गए पिक-एंड-प्लेस सिस्टम (फ्लिपर, कैमरा और मूविंग बॉन्ड हेड सहित) शामिल होते हैं, एक सब्सट्रेट और एक घटक वफ़र पर एक साथ काम करते हैं। डबल थ्रूपुट, ”पेपर में आर एंड डी के फंडिंग मैनेजर बिरजीत ब्रांडस्टैटर ने कहा।

मशीन में एक इनपुट चरण होता है, जहां सब्सट्रेट्स (मेजबानों) और घटक वेफर्स के लिए पत्रिकाएं डाली जाती हैं।ये मशीन के कार्य क्षेत्र में फ़ीड करते हैं।होस्ट वफ़र को "सब्सट्रेट टेबल" पर ले जाया जाता है।घटक वेफर "सब्सट्रेट टेबल" के नीचे स्थित "वेफर टेबल" में ले जाया जाता है।घटक वेफर से मर जाता है और सब्सट्रेट वेफर पर रखा जाता है।

“एक पिक और जगह चक्र घटक वेफर पर घटक मान्यता के साथ शुरू होता है वेफर कैमरा के साथ।ब्रांडस्टैटर ने कहा कि एक अलग चिप का चयन किया गया है, बेदखलदार सुइयों के साथ बाहर निकाल दिया गया है, फ्लिपर (या तो बाएं या दाएं) के साथ उठाया गया, और फ़्लिप और प्लेस टूल (संबंधित पक्ष) में स्थानांतरित कर दिया गया।"अगला, बॉन्ड हेड अप-लुकिंग (कंपोनेंट) कैमरा पर डाई ले जाता है, जो पिक-एंड-प्लेस टूल पर मरने की सही स्थिति निर्धारित करता है।इसके बाद, बॉन्ड हेड सब्सट्रेट स्थिति में जाता है, और सब्सट्रेट (नीचे की ओर) कैमरा सब्सट्रेट पर सटीक बॉन्डिंग स्थिति का पता लगाता है।सब-माइक्रोमीटर संरेखण को पीजो-एक्टीवेटेड ड्राइव के साथ किया जाता है, और सटीकता आंदोलनों के दौरान इन-सीटू संरेखण का उपयोग आगे मरने की स्थिति को अनुकूलित करने के लिए किया जाता है।अंत में, बॉन्ड हेड चयनित बॉन्ड बल और बॉन्ड विलंब के साथ संबंध स्थिति पर मर जाता है।चक्र को बाईं और दाईं ओर समानांतर में किया जाता है और तब तक दोहराया जाता है जब तक कि एक सब्सट्रेट पूरी तरह से आबाद नहीं हो जाता। ”

कंपनी के अनुसार उत्पादन प्रवाह के लिए आवश्यक रूप से मशीन सब्सट्रेट और घटक वेफर्स को स्वचालित रूप से बदलती है।उच्च सटीकता प्राप्त करने के लिए, कंपनी के अनुसार, तेज, मजबूत और अत्यधिक सटीक संरेखण के लिए नए संरेखण और प्रकाशिकी हार्डवेयर लॉन्च किए जाते हैं।

फिर भी, लड़ाई खत्म नहीं हुई है।संरेखण त्रुटियों की सतह हो सकती है।दोष फसल हो सकती है।सभी उपकरणों और पैकेजों की तरह, हाइब्रिड बॉन्ड 2.5 डी और 3 डी पैकेज अधिक परीक्षण और निरीक्षण चरणों से गुजरेंगे।फिर भी, एक बुरी मौत पैकेज को मार सकती है।

निष्कर्ष
स्पष्ट रूप से, हाइब्रिड बॉन्डिंग एक सक्षम तकनीक है।यह उत्पादों की एक नई श्रेणी विकसित कर सकता है।

लेकिन ग्राहकों को विकल्पों का वजन करने और विवरण में गहराई से खुदाई करने की आवश्यकता होगी।यह जितना आसान लगता है उतना आसान नहीं है। (मार्क लैपेडस से)