Введение
ГЛАВА 1. Монтаж кристаллов и проволочных выводов в 3D-изделиях микроэлектроники 10
1.1. Стековые 3D БИС с разваркой выводов 10
1.2. Покрытия контактных площадок кристаллов и корпусов для сборочных операций
1.2.1. Алюминиевая металлизация на кристаллах 14
1.2.2. Медная металлизация на кристаллах 15
1.2.3. Покрытия корпусов золотом 16
1.3. Монтаж кристаллов в 3D-изделиях 19
1.3.1. Сборка с использованием технологии «flip-chip» 20
1.3.2. Соединение кристалла с корпусом с использованием непроводящего адгезива и анизотропного проводящего клея 24
1.3.3. Соединение кристаллов клеящими лентами 27
1.4. Способы монтажа проволочных соединений в полупроводниковых изделиях 30
1.4.1. Термозвуковая микросварка 31
1.4.2. Ультразвуковая микросварка 32
1.4.3. Сварка давлением с косвенным импульсным нагревом (СКИН)
1.5. Контроль качества монтажа кристаллов и внутренних выводов 34
1.6. Методы, приборы и оборудование, используемое для проведения экспериментов 38
Выводы и постановка задач для исследований и разработок 39
ГЛАВА 2. Использование технологии перевернутого кристалла «flip-chip» при сборке 3D бис 42
2.1. Формирование столбиковых выводов/шариков припоя на контактные площадки кристаллов/подложек 42
2.2. Расчет прочности соединения золотого столбикового вывода с контактной площадкой подложки 46
2.3. Способ изоляции при монтаже перевернутых кристаллов (новый метод сборки по технологии «flip-chip») 51
2.4. Заполнение зазора между кристаллом и подложкой после сборки по технологии «flip-chip» 56
2.5. Новый способ сборки трехмерных интегральных схем 3D БИС 58
Выводы 66
ГЛАВА 3. Оптимизация режимов узс алюминиевой проволоки с медной металлизацией кристаллов и золотым покрытием корпусов 3D-изделий микроэлектроники 68
3.1. Исследование медной металлизации контактных площадок кремниевых кристаллов 69
3.1.1. Поверхностное и удельное сопротивление медной металлизации 70
3.1.2. Исследование микроструктуры и химического состава медной металлизации 74
3.1.3. Исследование микротвердости медной металлизации на кристалле с использованием пирамиды Кнупа
3.2. УЗС алюминиевой проволоки к Cu-Ni металлизации с никелевым покрытием на кристалле 79
3.3. Плазменная обработка позолоченных корпусов перед сборочными операциями 81
3.3.1. Анализ поверхности позолоченных корпусов до и после плазменной обработки 83
3.3.2. Влияние плазменной обработки на прочность соединений Al – Au 85
Выводы 86
ГЛАВА 4. Практическое применение результатов исследований в производстве 3D-изделий микроэлектроники 88
4.1. Уменьшение остаточных термомеханических напряжений на границе подложка-металлическое покрытие 88
4.2. Термозвуковой способ приварки вывода в полупроводниковом приборе 95
4.3. Устройство охлаждения/нагрева ИС с использованием эффекта Пельтье 99
Выводы 108
Заключение 109
Литература
