پیکجنگ ٹیکنالوجی سیمی کنڈکٹر انڈسٹری میں سب سے اہم عمل میں سے ایک ہے۔ پیکیج کی شکل کے مطابق، اسے ساکٹ پیکیج، سطح کے ماؤنٹ پیکیج، BGA پیکیج، چپ سائز پیکیج (CSP)، سنگل چپ ماڈیول پیکیج (SCM، پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ (PCB) پر وائرنگ کے درمیان فرق میں تقسیم کیا جاسکتا ہے۔ اور انٹیگریٹڈ سرکٹ (IC) بورڈ پیڈ میچز)، ملٹی چپ ماڈیول پیکج (MCM، جو متضاد چپس کو ضم کر سکتا ہے)، ویفر لیول پیکیج (WLP، بشمول فین آؤٹ ویفر لیول پیکیج (FOWLP)، مائیکرو سرفیس ماؤنٹ اجزاء (مائکرو ایس ایم ڈی)، وغیرہ)، تین جہتی پیکیج (مائیکرو بمپ انٹرکنیکٹ پیکیج، TSV انٹرکنیکٹ پیکیج، وغیرہ)، سسٹم پیکج (SIP) ، چپ سسٹم (ایس او سی)۔
3D پیکیجنگ کی شکلوں کو بنیادی طور پر تین اقسام میں تقسیم کیا گیا ہے: دفن شدہ قسم (آلہ کو ملٹی لیئر وائرنگ میں دفن کرنا یا سبسٹریٹ میں دفن کرنا)، فعال سبسٹریٹ کی قسم (سلیکون ویفر انٹیگریشن: پہلے اجزاء اور ویفر سبسٹریٹ کو ایکٹو سبسٹریٹ بنانے کے لیے انضمام کرنا۔ ؛ پھر ملٹی لیئر انٹر کنکشن لائنوں کو ترتیب دیں، اور پر دیگر چپس یا اجزاء کو جمع کریں۔ اوپر کی تہہ) اور اسٹیک شدہ قسم (سلیکون ویفرز کے ساتھ اسٹیک شدہ سلکان ویفرز، سلکان ویفرز کے ساتھ اسٹیک شدہ چپس، اور چپس کے ساتھ اسٹیک شدہ چپس)۔
3D انٹر کنکشن کے طریقوں میں وائر بانڈنگ (WB)، فلپ چپ (FC)، سلکان کے ذریعے (TSV)، فلم کنڈکٹر وغیرہ شامل ہیں۔
TSV چپس کے درمیان عمودی باہمی ربط کا احساس کرتا ہے۔ چونکہ عمودی انٹرکنکشن لائن میں سب سے کم فاصلہ اور زیادہ طاقت ہوتی ہے، اس لیے چھوٹے پن، اعلی کثافت، اعلی کارکردگی، اور ملٹی فنکشنل متضاد ساخت کی پیکیجنگ کا احساس کرنا آسان ہے۔ ایک ہی وقت میں، یہ مختلف مواد کے چپس کو بھی جوڑ سکتا ہے۔
فی الحال، TSV عمل کا استعمال کرتے ہوئے دو قسم کی مائیکرو الیکٹرانکس مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجیز ہیں: تین جہتی سرکٹ پیکیجنگ (3D IC انٹیگریشن) اور تھری ڈائمینشنل سلکان پیکیجنگ (3D Si انٹیگریشن)۔
دونوں شکلوں میں فرق یہ ہے کہ:
(1) 3D سرکٹ پیکیجنگ کے لیے چپ الیکٹروڈز کو بمپس میں تیار کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، اور ٹکرانے آپس میں جڑے ہوتے ہیں (بانڈنگ، فیوژن، ویلڈنگ وغیرہ کے ذریعے بندھے ہوئے)، جبکہ 3D سلکان پیکیجنگ چپس کے درمیان براہ راست باہمی ربط ہے (آکسائیڈز اور Cu کے درمیان بانڈنگ) -Cu بانڈنگ)۔
(2) 3D سرکٹ انٹیگریشن ٹیکنالوجی کو ویفرز (3D سرکٹ پیکیجنگ، 3D سیلیکون پیکیجنگ) کے درمیان بانڈنگ کے ذریعے حاصل کیا جا سکتا ہے، جبکہ چپ سے چپ بانڈنگ اور چپ ٹو ویفر بانڈنگ صرف 3D سرکٹ پیکیجنگ کے ذریعے حاصل کی جا سکتی ہے۔
(3) 3D سرکٹ پیکیجنگ کے عمل کے ذریعے مربوط چپس کے درمیان خلاء موجود ہیں، اور نظام کی مکینیکل اور برقی خصوصیات کے استحکام کو یقینی بنانے کے لیے نظام کی تھرمل چالکتا اور تھرمل ایکسپینشن گتانک کو ایڈجسٹ کرنے کے لیے ڈائی الیکٹرک مواد کو پُر کرنے کی ضرورت ہے۔ 3D سلکان پیکیجنگ کے عمل سے مربوط چپس کے درمیان کوئی فرق نہیں ہے، اور چپ کی بجلی کی کھپت، حجم اور وزن کم ہے، اور برقی کارکردگی بہترین ہے۔
TSV عمل سبسٹریٹ کے ذریعے عمودی سگنل کا راستہ بنا سکتا ہے اور RDL کو سبسٹریٹ کے اوپر اور نیچے سے جوڑ کر تین جہتی موصل کا راستہ بنا سکتا ہے۔ لہذا، TSV عمل تین جہتی غیر فعال آلہ کی ساخت کی تعمیر کے لیے اہم بنیادوں میں سے ایک ہے۔
فرنٹ اینڈ آف لائن (FEOL) اور لائن کے پچھلے سرے (BEOL) کے درمیان ترتیب کے مطابق، TSV عمل کو مین سٹریم مینوفیکچرنگ کے تین عملوں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے، یعنی پہلے (ViaFirst) کے ذریعے، وسط کے ذریعے (Via Middle) اور آخری (آخری کے ذریعے) عمل کے ذریعے، جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔
1. اینچنگ کے عمل کے ذریعے
اینچنگ کے ذریعے عمل TSV ڈھانچہ تیار کرنے کی کلید ہے۔ ایک مناسب اینچنگ کے عمل کا انتخاب مؤثر طریقے سے TSV کی مکینیکل طاقت اور برقی خصوصیات کو بہتر بنا سکتا ہے، اور مزید TSV تین جہتی آلات کی مجموعی وشوسنییتا سے متعلق ہے۔
فی الحال، اینچنگ کے عمل کے ذریعے چار مین اسٹریم TSV ہیں: ڈیپ ری ایکٹیو آئن ایچنگ (DRIE)، گیلی ایچنگ، فوٹو اسسٹڈ الیکٹرو کیمیکل ایچنگ (PAECE) اور لیزر ڈرلنگ۔
(1) ڈیپ ری ایکٹیو آئن ایچنگ (DRIE)
ڈیپ ری ایکٹیو آئن ایچنگ، جسے DRIE عمل کے نام سے بھی جانا جاتا ہے، سب سے زیادہ استعمال ہونے والا TSV ایچنگ کا عمل ہے، جو بنیادی طور پر TSV کو اعلی اسپیکٹ ریشو والے ڈھانچے کے ذریعے محسوس کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ روایتی پلازما اینچنگ کے عمل عام طور پر صرف کئی مائکرون کی اینچنگ گہرائی حاصل کرسکتے ہیں، جس میں اینچنگ کی کم شرح اور اینچنگ ماسک سلیکٹیوٹی کی کمی ہے۔ بوش نے اس بنیاد پر متعلقہ عمل میں بہتری کی ہے۔ SF6 کو ایک ری ایکٹیو گیس کے طور پر استعمال کرنے اور سائیڈ والز کے لیے اینچنگ کے عمل کے دوران C4F8 گیس کو جاری کرنے سے، بہتر DRIE عمل ہائی ایسپیکٹ ریشو ویاس کو اینچ کرنے کے لیے موزوں ہے۔ اس لیے اسے اپنے موجد کے بعد بوش عمل بھی کہا جاتا ہے۔
نیچے دی گئی تصویر DRIE کے عمل کو اینچنگ کے ذریعے بنائے گئے اعلیٰ تناسب کی تصویر ہے۔
اگرچہ DRIE عمل کو TSV کے عمل میں اس کی اچھی کنٹرولیبلٹی کی وجہ سے بڑے پیمانے پر استعمال کیا جاتا ہے، لیکن اس کا نقصان یہ ہے کہ سائیڈ وال چپٹا پن کم ہے اور اسکیلپ کی شکل کی جھریوں کے نقائص پیدا ہوں گے۔ یہ نقص اس وقت زیادہ نمایاں ہوتا ہے جب ہائی اسپیکٹ ریشو ویاس کو اینچ کیا جائے۔
(2) گیلی اینچنگ
گیلی اینچنگ ماسک اور کیمیائی اینچنگ کے امتزاج کا استعمال کرتی ہے تاکہ سوراخوں میں اینچنگ کی جاسکے۔ سب سے زیادہ عام طور پر استعمال ہونے والا اینچنگ سلوشن KOH ہے، جو سلیکون سبسٹریٹ پر ان پوزیشنوں کو کھینچ سکتا ہے جو ماسک کے ذریعے محفوظ نہیں ہیں، اس طرح مطلوبہ تھرو ہول ڈھانچہ تشکیل دیتا ہے۔ گیلی اینچنگ سب سے قدیم تھرو ہول اینچنگ عمل ہے۔ چونکہ اس کے عمل کے مراحل اور مطلوبہ آلات نسبتاً آسان ہیں، اس لیے یہ کم قیمت پر TSV کی بڑے پیمانے پر پیداوار کے لیے موزوں ہے۔ تاہم، اس کا کیمیکل اینچنگ میکانزم اس بات کا تعین کرتا ہے کہ اس طریقہ سے بننے والا سوراخ سلکان ویفر کے کرسٹل واقفیت سے متاثر ہوگا، جس سے سوراخ کے ذریعے اینچنگ غیر عمودی ہو جائے گی لیکن چوڑے اوپر اور تنگ نیچے کا واضح رجحان دکھائی دے گا۔ یہ خرابی TSV مینوفیکچرنگ میں گیلے اینچنگ کے اطلاق کو محدود کرتی ہے۔
(3) فوٹو اسسٹڈ الیکٹرو کیمیکل ایچنگ (PAECE)
فوٹو اسسٹڈ الیکٹرو کیمیکل ایچنگ (PAECE) کا بنیادی اصول الٹرا وائلٹ لائٹ کا استعمال الیکٹران ہول جوڑوں کی نسل کو تیز کرنے کے لیے ہے، اس طرح الیکٹرو کیمیکل اینچنگ کے عمل میں تیزی آتی ہے۔ بڑے پیمانے پر استعمال ہونے والے DRIE عمل کے مقابلے میں، PAECE عمل 100:1 سے زیادہ ہول ڈھانچے کے ذریعے الٹرا لارج اسپیکٹ ریشو کو اینچ کرنے کے لیے زیادہ موزوں ہے، لیکن اس کا نقصان یہ ہے کہ اینچنگ ڈیپتھ کی کنٹرول ایبلٹی DRIE سے کمزور ہے، اور اس کی ٹیکنالوجی مزید تحقیق اور عمل میں بہتری کی ضرورت ہے۔
(4) لیزر ڈرلنگ
مندرجہ بالا تین طریقوں سے مختلف ہے۔ لیزر ڈرلنگ کا طریقہ خالصتاً جسمانی طریقہ ہے۔ یہ بنیادی طور پر ہائی انرجی لیزر شعاع ریزی کا استعمال کرتا ہے تاکہ مخصوص علاقے میں سبسٹریٹ مواد کو پگھلایا جائے اور بخارات بن کر TSV کے ذریعے سوراخ کی تعمیر کو جسمانی طور پر محسوس کیا جا سکے۔
لیزر ڈرلنگ کے ذریعے بننے والے سوراخ کا پہلو تناسب زیادہ ہے اور سائیڈ وال بنیادی طور پر عمودی ہے۔ تاہم، چونکہ لیزر ڈرلنگ درحقیقت تھرو ہول بنانے کے لیے مقامی ہیٹنگ کا استعمال کرتی ہے، اس لیے TSV کی سوراخ والی دیوار تھرمل نقصان سے منفی طور پر متاثر ہوگی اور اعتبار کو کم کرے گی۔
2. لائنر پرت جمع کرنے کا عمل
TSV کی تیاری کے لیے ایک اور اہم ٹیکنالوجی لائنر پرت جمع کرنے کا عمل ہے۔
لائنر پرت جمع کرنے کا عمل سوراخ کے سوراخ کرنے کے بعد انجام دیا جاتا ہے۔ جمع شدہ لائنر پرت عام طور پر ایک آکسائڈ ہے جیسے SiO2۔ لائنر پرت TSV کے اندرونی کنڈکٹر اور سبسٹریٹ کے درمیان واقع ہے، اور بنیادی طور پر ڈی سی کرنٹ رساو کو الگ کرنے کا کردار ادا کرتی ہے۔ آکسائیڈ جمع کرنے کے علاوہ، اگلے عمل میں کنڈکٹر بھرنے کے لیے رکاوٹ اور بیج کی تہوں کی بھی ضرورت ہوتی ہے۔
تیار شدہ لائنر پرت کو درج ذیل دو بنیادی ضروریات کو پورا کرنا ضروری ہے:
(1) انسولیٹنگ پرت کے بریک ڈاؤن وولٹیج کو TSV کی اصل کام کی ضروریات کو پورا کرنا چاہیے؛
(2) جمع شدہ پرتیں انتہائی مستقل ہیں اور ایک دوسرے سے اچھی چپکتی ہیں۔
مندرجہ ذیل اعداد و شمار پلازما اینہنسڈ کیمیکل ویپر ڈیپوزیشن (PECVD) کے ذریعے جمع کردہ لائنر پرت کی تصویر دکھاتا ہے۔
جمع کرنے کے عمل کو مختلف TSV مینوفیکچرنگ کے عمل کے مطابق ایڈجسٹ کرنے کی ضرورت ہے۔ سامنے کے ذریعے سوراخ کے عمل کے لیے، آکسائیڈ پرت کے معیار کو بہتر بنانے کے لیے ایک اعلی درجہ حرارت جمع کرنے کا عمل استعمال کیا جا سکتا ہے۔
عام طور پر اعلی درجہ حرارت کا ذخیرہ tetraethyl orthosilicate (TEOS) پر مبنی ہوسکتا ہے جو تھرمل آکسیکرن کے عمل کے ساتھ مل کر ایک انتہائی مستقل اعلی معیار کی SiO2 موصل پرت تشکیل دیتا ہے۔ درمیانی سوراخ اور پیچھے سے سوراخ کے عمل کے لیے، چونکہ BEOL عمل جمع کرنے کے دوران مکمل ہو چکا ہے، BEOL مواد کے ساتھ مطابقت کو یقینی بنانے کے لیے کم درجہ حرارت کا طریقہ درکار ہے۔
اس حالت کے تحت، جمع کرنے کا درجہ حرارت 450° تک محدود ہونا چاہیے، بشمول PECVD کا استعمال SiO2 یا SiNx کو ایک موصل تہہ کے طور پر جمع کرنے کے لیے۔
ایک اور عام طریقہ یہ ہے کہ اٹامک لیئر ڈیپوزیشن (ALD) کا استعمال Al2O3 کو جمع کرنے کے لیے ایک denser insulating پرت حاصل کرنے کے لیے کیا جائے۔
3. دھات بھرنے کا عمل
TSV بھرنے کا عمل لائنر جمع کرنے کے عمل کے فوراً بعد کیا جاتا ہے، جو کہ ایک اور کلیدی ٹیکنالوجی ہے جو TSV کے معیار کا تعین کرتی ہے۔
جو مواد بھرا جا سکتا ہے ان میں ڈوپڈ پولی سیلیکون، ٹنگسٹن، کاربن نانوٹوبس وغیرہ شامل ہیں استعمال کیے جانے والے عمل پر منحصر ہے، لیکن سب سے زیادہ مرکزی دھارے میں اب بھی الیکٹروپلیٹڈ کاپر ہے، کیونکہ اس کا عمل پختہ ہے اور اس کی برقی اور تھرمل چالکتا نسبتاً زیادہ ہے۔
تھرو ہول میں اس کی الیکٹروپلاٹنگ کی شرح کی تقسیم کے فرق کے مطابق، اسے بنیادی طور پر ذیلی کنفارمل، کنفارمل، سپر کنفارمل اور باٹم اپ الیکٹروپلاٹنگ طریقوں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے، جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔
سب کنفارمل الیکٹروپلاٹنگ بنیادی طور پر TSV تحقیق کے ابتدائی مرحلے میں استعمال ہوتی تھی۔ جیسا کہ شکل (a) میں دکھایا گیا ہے، الیکٹرولیسس کے ذریعے فراہم کردہ Cu آئن اوپری حصے میں مرتکز ہوتے ہیں، جب کہ نچلا حصہ ناکافی طور پر پورا ہوتا ہے، جس کی وجہ سے سوراخ کے اوپری حصے میں الیکٹروپلاٹنگ کی شرح اوپر کے نیچے سے زیادہ ہوتی ہے۔ لہذا، سوراخ کے اوپری حصے کو مکمل طور پر بھرنے سے پہلے پہلے سے بند کر دیا جائے گا، اور اندر ایک بڑا خلا بن جائے گا۔
کنفارمل الیکٹروپلاٹنگ کے طریقہ کار کی اسکیمیٹک ڈایاگرام اور تصویر کو شکل (b) میں دکھایا گیا ہے۔ کیو آئنوں کی یکساں تکمیل کو یقینی بنا کر، تھرو ہول میں ہر پوزیشن پر الیکٹروپلاٹنگ کی شرح بنیادی طور پر یکساں ہے، اس لیے اندر صرف ایک سیون رہ جائے گا، اور صفر کا حجم ذیلی کنفارمل الیکٹروپلاٹنگ طریقہ سے بہت چھوٹا ہے، لہذا یہ بڑے پیمانے پر استعمال کیا جاتا ہے.
باطل سے پاک فلنگ اثر کو مزید حاصل کرنے کے لیے، کنفارمل الیکٹروپلاٹنگ طریقہ کو بہتر بنانے کے لیے سپر کنفارمل الیکٹروپلاٹنگ کا طریقہ تجویز کیا گیا تھا۔ جیسا کہ شکل (c) میں دکھایا گیا ہے، Cu آئنوں کی سپلائی کو کنٹرول کرتے ہوئے، نچلے حصے میں فلنگ ریٹ دوسری پوزیشنوں کے مقابلے میں قدرے زیادہ ہے، اس طرح نیچے سے اوپر تک فلنگ ریٹ کے سٹیپ گریڈینٹ کو بہتر بناتا ہے تاکہ بائیں سیون کو مکمل طور پر ختم کیا جا سکے۔ کنفارمل الیکٹروپلاٹنگ طریقہ سے، تاکہ مکمل طور پر باطل سے پاک دھاتی تانبے کی بھرائی حاصل کی جا سکے۔
نیچے سے اوپر والے الیکٹروپلاٹنگ کا طریقہ سپر کنفارمل طریقہ کا ایک خاص معاملہ سمجھا جا سکتا ہے۔ اس صورت میں، نیچے کے علاوہ الیکٹروپلاٹنگ کی شرح صفر تک دبا دی جاتی ہے، اور صرف الیکٹروپلاٹنگ کو بتدریج نیچے سے اوپر تک کیا جاتا ہے۔ کنفارمل الیکٹروپلٹنگ طریقہ کے باطل سے پاک فائدہ کے علاوہ، یہ طریقہ مجموعی الیکٹروپلاٹنگ کے وقت کو بھی مؤثر طریقے سے کم کر سکتا ہے، اس لیے حالیہ برسوں میں اس کا بڑے پیمانے پر مطالعہ کیا گیا ہے۔
4. RDL عمل ٹیکنالوجی
RDL عمل تین جہتی پیکیجنگ کے عمل میں ایک ناگزیر بنیادی ٹیکنالوجی ہے۔ اس عمل کے ذریعے، سبسٹریٹ کے دونوں اطراف میں دھاتی انٹرکنکشنز تیار کیے جا سکتے ہیں تاکہ پورٹ کی دوبارہ تقسیم یا پیکجوں کے درمیان باہمی ربط کا مقصد حاصل کیا جا سکے۔ لہذا، RDL عمل بڑے پیمانے پر فین ان فین آؤٹ یا 2.5D/3D پیکیجنگ سسٹم میں استعمال ہوتا ہے۔
تین جہتی آلات کی تعمیر کے عمل میں، RDL عمل عام طور پر TSV کو باہم مربوط کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے تاکہ تین جہتی آلات کے ڈھانچے کی ایک قسم کو محسوس کیا جا سکے۔
اس وقت مرکزی دھارے میں شامل RDL کے دو عمل ہیں۔ پہلا فوٹو حساس پولیمر پر مبنی ہے اور تانبے کے الیکٹروپلاٹنگ اور اینچنگ کے عمل کے ساتھ مل کر ہے۔ دوسرے کو پی ای سی وی ڈی اور کیمیکل مکینیکل پالش (سی ایم پی) کے عمل کے ساتھ مل کر Cu دمشق کے عمل کا استعمال کرتے ہوئے لاگو کیا جاتا ہے۔
ذیل میں بالترتیب ان دونوں RDLs کے مرکزی دھارے کے عمل کے راستوں کو متعارف کرایا جائے گا۔
فوٹو سینسیٹو پولیمر پر مبنی آر ڈی ایل کا عمل اوپر کی تصویر میں دکھایا گیا ہے۔
سب سے پہلے، PI یا BCB گلو کی ایک تہہ کو گردش کے ذریعے ویفر کی سطح پر لیپ کیا جاتا ہے، اور گرم کرنے اور کیورنگ کے بعد، مطلوبہ مقام پر سوراخ کھولنے کے لیے فوٹو لیتھوگرافی کا عمل استعمال کیا جاتا ہے، اور پھر اینچنگ کی جاتی ہے۔ اس کے بعد، فوٹو ریزسٹ کو ہٹانے کے بعد، Ti اور Cu کو بالترتیب ایک رکاوٹ کی تہہ اور بیج کی تہہ کے طور پر جسمانی بخارات جمع کرنے کے عمل (PVD) کے ذریعے ویفر پر پھینک دیا جاتا ہے۔ اس کے بعد، آر ڈی ایل کی پہلی پرت کو فوٹو لیتھوگرافی اور الیکٹروپلاٹنگ Cu عمل کو ملا کر بے نقاب Ti/Cu پرت پر تیار کیا جاتا ہے، اور پھر فوٹو ریزسٹ کو ہٹا دیا جاتا ہے اور اضافی Ti اور Cu کو ہٹا دیا جاتا ہے۔ ملٹی لیئر آر ڈی ایل ڈھانچہ بنانے کے لیے مندرجہ بالا اقدامات کو دہرائیں۔ یہ طریقہ فی الحال صنعت میں زیادہ وسیع پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔
RDL کی تیاری کا ایک اور طریقہ بنیادی طور پر Cu Damascus کے عمل پر مبنی ہے، جو PECVD اور CMP کے عمل کو یکجا کرتا ہے۔
فوٹو سینسیٹو پولیمر پر مبنی اس طریقہ کار اور آر ڈی ایل کے عمل میں فرق یہ ہے کہ ہر پرت کی تیاری کے پہلے مرحلے میں پی ای سی وی ڈی کو سی او 2 یا سی 3 این 4 کو ایک انسولیٹنگ پرت کے طور پر جمع کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، اور پھر فوٹو لیتھوگرافی کے ذریعے انسولیٹنگ پرت پر ایک کھڑکی بنائی جاتی ہے۔ ری ایکٹیو آئن ایچنگ، اور Ti/Cu رکاوٹ/بیج کی تہہ اور کنڈکٹر کاپر بالترتیب چھلک رہے ہیں، اور پھر کنڈکٹر کی تہہ کو سی ایم پی کے عمل کے ذریعے مطلوبہ موٹائی تک پتلا کیا جاتا ہے، یعنی آر ڈی ایل کی ایک تہہ یا تھرو ہول تہہ بنتی ہے۔
مندرجہ ذیل اعداد و شمار کیو دمشق کے عمل کی بنیاد پر بنائے گئے ملٹی لیئر آر ڈی ایل کے کراس سیکشن کا اسکیمیٹک ڈایاگرام اور تصویر ہے۔ یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ TSV پہلے تھرو ہول پرت V01 سے منسلک ہوتا ہے، اور پھر نیچے سے اوپر تک RDL1، تھرو ہول لیئر V12، اور RDL2 کی ترتیب میں اسٹیک ہوتا ہے۔
آر ڈی ایل کی ہر پرت یا تھرو ہول پرت کو مندرجہ بالا طریقہ کے مطابق ترتیب سے تیار کیا جاتا ہے۔چونکہ RDL عمل کے لیے CMP عمل کے استعمال کی ضرورت ہوتی ہے، اس لیے اس کی مینوفیکچرنگ لاگت فوٹو حساس پولیمر پر مبنی RDL عمل سے زیادہ ہے، اس لیے اس کا اطلاق نسبتاً کم ہے۔
5. IPD عمل ٹیکنالوجی
تین جہتی آلات کی تیاری کے لیے، MMIC پر براہ راست آن چپ انضمام کے علاوہ، IPD عمل ایک اور زیادہ لچکدار تکنیکی راستہ فراہم کرتا ہے۔
انٹیگریٹڈ غیر فعال آلات، جسے آئی پی ڈی عمل بھی کہا جاتا ہے، غیر فعال آلات کے کسی بھی مجموعہ بشمول آن چپ انڈکٹرز، کیپسیٹرز، ریزسٹرس، بالون کنورٹرز وغیرہ کو ایک علیحدہ سبسٹریٹ پر مربوط کرتے ہیں تاکہ ایک ٹرانسفر بورڈ کی شکل میں ایک غیر فعال ڈیوائس لائبریری تشکیل دی جا سکے۔ ڈیزائن کی ضروریات کے مطابق لچکدار طریقے سے بلایا جائے۔
چونکہ IPD کے عمل میں، غیر فعال آلات تیار کیے جاتے ہیں اور براہ راست منتقلی بورڈ پر مربوط ہوتے ہیں، اس لیے اس کا عمل کا بہاؤ ICs کے آن-چِپ انضمام کے مقابلے میں آسان اور کم مہنگا ہے، اور ایک غیر فعال ڈیوائس لائبریری کے طور پر پہلے سے بڑے پیمانے پر تیار کیا جا سکتا ہے۔
TSV تین جہتی غیر فعال ڈیوائس مینوفیکچرنگ کے لیے، IPD مؤثر طریقے سے TSV اور RDL سمیت سہ جہتی پیکیجنگ کے عمل کے لاگت کے بوجھ کو پورا کر سکتا ہے۔
لاگت کے فوائد کے علاوہ، IPD کا ایک اور فائدہ اس کی اعلی لچک ہے۔ IPD کی لچک میں سے ایک متنوع انضمام کے طریقوں سے ظاہر ہوتا ہے، جیسا کہ نیچے دی گئی تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ آئی پی ڈی کو فلپ چپ کے عمل کے ذریعے پیکج سبسٹریٹ میں براہ راست ضم کرنے کے دو بنیادی طریقوں کے علاوہ جیسا کہ شکل (a) میں دکھایا گیا ہے یا تصویر (b) میں دکھایا گیا بانڈنگ عمل، IPD کی دوسری پرت کو ایک پرت پر ضم کیا جا سکتا ہے۔ IPD کا جیسا کہ اعداد و شمار (c)-(e) میں دکھایا گیا ہے تاکہ غیر فعال ڈیوائس کے امتزاج کی ایک وسیع رینج حاصل کی جاسکے۔
ایک ہی وقت میں، جیسا کہ شکل (f) میں دکھایا گیا ہے، IPD کو مزید ایک اڈاپٹر بورڈ کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے تاکہ اس پر مربوط چپ کو براہ راست دفن کیا جا سکے تاکہ براہ راست ایک اعلی کثافت پیکیجنگ سسٹم بنایا جا سکے۔
تین جہتی غیر فعال آلات بنانے کے لیے IPD کا استعمال کرتے وقت، TSV عمل اور RDL عمل بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ عمل کا بہاؤ بنیادی طور پر اوپر بیان کردہ آن-چِپ انٹیگریشن پروسیسنگ طریقہ جیسا ہی ہے، اور اسے دہرایا نہیں جائے گا۔ فرق یہ ہے کہ چونکہ انضمام کی چیز کو چپ سے اڈاپٹر بورڈ میں تبدیل کیا جاتا ہے، اس لیے تین جہتی پیکیجنگ کے عمل کے ایکٹو ایریا اور انٹر کنکشن لیئر پر اثرات پر غور کرنے کی ضرورت نہیں ہے۔ یہ مزید آئی پی ڈی کی ایک اور اہم لچک کی طرف جاتا ہے: غیر فعال آلات کے ڈیزائن کی ضروریات کے مطابق مختلف قسم کے سبسٹریٹ مواد کو لچکدار طریقے سے منتخب کیا جا سکتا ہے۔
آئی پی ڈی کے لیے دستیاب سبسٹریٹ میٹریل نہ صرف عام سیمی کنڈکٹر سبسٹریٹ مواد جیسے Si اور GaN، بلکہ Al2O3 سیرامکس، کم درجہ حرارت/ہائی ٹمپریچر کو فائرڈ سیرامکس، شیشے کے سبسٹریٹس وغیرہ بھی ہیں۔ یہ خصوصیت غیر فعال کے ڈیزائن لچک کو مؤثر طریقے سے بڑھاتی ہے۔ IPD کے ذریعے مربوط آلات۔
مثال کے طور پر، آئی پی ڈی کے ذریعے مربوط تین جہتی غیر فعال انڈکٹر ڈھانچہ انڈکٹر کی کارکردگی کو مؤثر طریقے سے بہتر بنانے کے لیے شیشے کے سبسٹریٹ کا استعمال کر سکتا ہے۔ TSV کے تصور کے برعکس، شیشے کے سبسٹریٹ پر بننے والے سوراخوں کو تھرو گلاس ویاس (TGV) بھی کہا جاتا ہے۔ آئی پی ڈی اور ٹی جی وی کے عمل پر مبنی تین جہتی انڈکٹر کی تصویر نیچے دی گئی تصویر میں دکھائی گئی ہے۔ چونکہ شیشے کے سبسٹریٹ کی مزاحمتی صلاحیت روایتی سیمی کنڈکٹر مواد جیسا کہ Si کی نسبت بہت زیادہ ہے، اس لیے TGV تھری ڈائمینشنل انڈکٹر میں موصلیت کی بہتر خصوصیات ہیں، اور اعلی تعدد پر سبسٹریٹ پرجیوی اثر کی وجہ سے داخل ہونے کا نقصان اس سے بہت کم ہے۔ روایتی TSV تین جہتی انڈکٹر۔
دوسری طرف، میٹل-انسولیٹر-میٹل (MIM) کیپسیٹرز بھی شیشے کے سبسٹریٹ IPD پر ایک پتلی فلم جمع کرنے کے عمل کے ذریعے تیار کیے جا سکتے ہیں، اور تین جہتی غیر فعال فلٹر ڈھانچہ بنانے کے لیے TGV تین جہتی انڈکٹر کے ساتھ باہم منسلک ہو سکتے ہیں۔ لہذا، آئی پی ڈی کے عمل میں نئے تین جہتی غیر فعال آلات کی ترقی کے لیے وسیع درخواست کی صلاحیت موجود ہے۔
پوسٹ ٹائم: نومبر-12-2024