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3D封裝
閱讀�7633時間�2011-03-29 10:51:48

  3D晶圓級封�,英文簡稱(WLP),包括CIS�(fā)射器�MEMS封裝、標準器件封�。是指在不改變封裝體尺寸的前提下,在同一個封裝體�(nèi)于垂直方向疊放兩個以上芯片的封裝技�(shù),它起源于快�存儲�(NOR/NAND)及SDRAM的疊層封裝。主要特點包括:多功�、高效能;大容量高密�,單位體積上的功能及�(yīng)用成倍提升以及低成本�

分類

  一:封裝趨勢是疊層�(PoP);低�(chǎn)率芯片似乎傾向于PoP�

  二:多芯片封�(MCP)方法,而高密度和高性能的芯片則傾向于MCP�

  三:以系�(tǒng)級封�(SiP)技�(shù)為主,其中邏輯器件和存儲器件都以各自的工藝制造,然后在一個SiP封裝�(nèi)�(jié)合在一��

  目前的大多數(shù)閃存都采用多芯片封裝(MCP,Multichip Package�,這種封裝,通常把ROM和RAM封裝在一塊兒。多芯封裝(MCP)技�(shù)是在高密度多層互連基板上,采用微焊接、封裝工藝將�(gòu)成電子電路的各種微型元器�(裸芯片及片式元器�)組裝起來,形成高密度、高性能、高可靠性的微電子產(chǎn)�(包括組件、部件、子系統(tǒng)、系�(tǒng))。技�(shù)上,MCP追求高速度、高性能、高可靠和多功能,而不像一般混合IC技�(shù)以縮小體積重量為主。但隨著Flash閃存以及DRAM閃存追求體積的最小化,該封裝技�(shù)由于使用了金屬絲焊接,在帶寬和所占空間比例上都存在劣�,而WSP封裝技�(shù)將會是一個更好解決方案�

IC制造工�

  離子注入 Ion Implantation晶圓襯底是純硅材料的,不�(dǎo)電或?qū)щ娦詷O弱。為了在芯片�(nèi)具有�(dǎo)電�,必須在晶圓里摻入微量的不純物質(zhì),通常是砷、硼、磷。摻雜可以在擴散爐中進行,也可以采用離子注入實現(xiàn)�

  一些先進的�(yīng)用都是采用離子注入摻雜的。離子注入有中電流離子注入、大電流/低能量離子注�、高能量離子注入三種,適于不同的�(yīng)用需��

  熱處� Thermal Processing利用熱能將物體內(nèi)�(chǎn)生內(nèi)�(yīng)力的一些缺陷加以消�。所施加的能量將增加晶格原子及缺陷在物體�(nèi)的振動及擴散,使得原子的排列得以重整。熱處理是沉積制造工序后的一個工�,用來改變沉積薄膜的機械性能。目前熱處理技�(shù)主要有兩項應(yīng)用:一個使用超低k絕緣體來提升多孔薄膜的硬�,另一個使用高強度氮化物來增加沉積薄膜的韌性抗張力,以提升器件性能。在紫外熱處理反�(yīng)器里,等離子增強化學(xué)氣相沉積薄膜�(jīng)過光和熱的聯(lián)合作用改變了膜的性能。高強度氮化薄膜中紫外熱處理工藝使連接重排,空間接觸更好,�(chǎn)生出了提高器件性能所需的高強度水平�

  化學(xué)機械研磨 CMP推動芯片技�(shù)向前�(fā)展的�(guān)鍵之一是每個芯片的層數(shù)在增�,一個芯片上堆疊的層�(shù)越來越多,而各層的平坦不均會增加光刻精細電路圖像的困難。CMP系統(tǒng)是使用拋光墊和化�(xué)研磨劑選擇性拋光沉積層使其平坦�。CMP包括多晶硅金屬介�(zhì)(PMD� 平坦化、層間絕緣膜(ILD)平坦化和鎢平坦�。CMP是銅鑲嵌互連工藝中的關(guān)鍵技�(shù)�

技�(shù)的優(yōu)�

  在尺寸和重量方面�3D�(shè)計替代單芯片封裝縮小了器件尺�、減輕了重量。與傳統(tǒng)封裝相比,使�3D技�(shù)可縮短尺�、減輕重量達40-50�;在速度方面�3D技�(shù)節(jié)約的功率可使3D元件以每秒更快的�(zhuǎn)換速度運轉(zhuǎn)而不增加能�,寄生性電容和電感得以降低;3D封裝更有效的利用了硅片的有效區(qū)�,與2D封裝技�(shù)相比�3D技�(shù)的硅片效率超�100%;在芯片中,噪聲幅度和頻率主要受封裝和互連的限制�3D技�(shù)在降低噪聲中起著縮短互連長度的作用,因而也降低了互連伴隨的寄生��

  電路密度的提高意味著提高功率密度。采�3D技�(shù)制造元器件可提高功率密度,但必須考慮熱處理問�。一般需要在兩個層次進行熱處理,是系�(tǒng)�(shè)�,即將熱能均勻的分布�3D元器件表�;第二是采用諸如金剛石低熱阻基�,或采用強制冷風(fēng)、冷卻液來降�3D元器件的溫度。為了持�(xù)提高電路密度、性能和降低成�,芯片尺寸不斷縮�,意味著�(shè)計復(fù)雜度的提高。然��3D技�(shù)目前只完成了少量�(fù)雜的系統(tǒng)及元器件,因此還要改進設(shè)計以解決系統(tǒng)�(fù)雜度不斷增加的問題�

  任何一種新技�(shù)的出�(xiàn),其使用都存在著�(yù)期高成本的問題,3D技�(shù)也不例外。影響疊層成本的因素有:疊層高度及復(fù)雜�;每層的加工步驟數(shù)�;疊層前在每塊芯片上采用的測試方法;硅片后處理等��

  3D封裝改善了芯片的許多性能,如尺寸、重�、速度、產(chǎn)量及耗能。當(dāng)��3D封裝的發(fā)展有�(zhì)量、電特�、機械性能、熱特性、封裝成�、生�(chǎn)時間等的限制,并且在許多情況�,這些因素是相互關(guān)�(lián)��3D封裝開發(fā)如何完成、什么時候完�?大多�(shù)IC專家認為可能會經(jīng)歷以下幾個階�。具有TSV和導(dǎo)電漿料的快閃存儲器晶圓疊層很可能會發(fā)展,隨后會有表面凸點間距小至5μm的IC表面-表面鍵合出現(xiàn)。,硅上系統(tǒng)將會�(fā)展到存儲�、圖形和其它IC將與微處理器芯片相鍵��

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