RU2773807C1 - Способ изготовления микромодуля - Google Patents
Способ изготовления микромодуля Download PDFInfo
- Publication number
- RU2773807C1 RU2773807C1 RU2021116121A RU2021116121A RU2773807C1 RU 2773807 C1 RU2773807 C1 RU 2773807C1 RU 2021116121 A RU2021116121 A RU 2021116121A RU 2021116121 A RU2021116121 A RU 2021116121A RU 2773807 C1 RU2773807 C1 RU 2773807C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- switching
- unpackaged
- board
- crystal
- layers
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000009623 Bosch process Methods 0.000 claims abstract description 9
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 18
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 18
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 5
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 4
- 230000001070 adhesive Effects 0.000 claims description 4
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 claims description 3
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 abstract description 6
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 2
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 abstract 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 abstract 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 34
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 25
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 6
- 239000002313 adhesive film Substances 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к технологии микроэлектронных приборов, состоящих из нескольких полупроводниковых компонентов на твердом теле, и может быть использовано при производстве аппаратуры с высокоплотным монтажом. Cпособ изготовления микромодуля включает формирование на коммутационной плате коммутационных слоев, сквозных металлизированных отверстий, монтаж бескорпусного кристалла, создание электрических соединений между бескорпусным кристаллом и платой микросваркой, формирование пакета коммутационных плат путем создания электрических соединений между коммутационными платами с применением токопроводящих микрошариков, заливку компаундом пространства, образованного между коммутационными платами и корпусирование. Согласно изобретению бескорпусной кристалл монтируют в предварительно профилированную коммутационную плату после создания коммутационных слоев со стороны, не занятой коммутационными слоями путем последовательного формирования глухого отверстия для монтажа бескорпусного кристалла и сквозного отверстия внутри глухого «сухим» травлением последовательно в Бош-процессе для коммутации платы с бескорпусным кристаллом через предварительно сформированную спреевым методом фоторезистивную маску. Изобретение обеспечивает возможность изготовления микромодуля с уменьшенными массогабаритными характеристиками и повышенной степенью интеграции. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к технологии микроэлектронных приборов, состоящих из нескольких полупроводниковых компонентов на твердом теле (активных кристаллов) или конструктивных элементов (пассивных чип-компонентов), сформированных внутри одной несущей подложки и сгруппированных по блокам в единую сборку и может быть использовано при производстве аппаратуры с высокоплотным монтажом.
Из уровня техники известно техническое решение (RU 2 651 543. Опубл. 20.04.2018. Бюл. № 11. [1]), относящееся к способу изготовления микроэлектронного узла. Бескорпусные кристаллы устанавливают лицевой стороной на технологическую подложку со слоем клея, совмещая их контактные площадки с реперными знаками. На технологическую подложку устанавливают технологическую рамку, совмещая окно рамки с реперными знаками на технологической подложке. Герметизируют бескорпусные кристаллы, заполняют зазор между кристаллами и рамкой клеем, шлифуют обратную сторону кристаллов и рамки, приклеивают кристаллодержатель. Снимают технологическую подложку, затем многоуровневую коммутацию контактных площадок кристаллов и внешних контактных площадок изготавливаемого микроэлектронного узла, на которых в защитном слое формируют выступающие выводы, и вырезают изготавливаемый микроэлектронный узел из кристаллодержателя.
К недостаткам известного технического решения относится низкие технологичность, эффективность и степень интеграции из-за размещения кристаллов на одном уровне.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является техническое решение известное из (RU 2 705 229. Опубл. 06.11.2019. Бюл. № 31. [2]). Согласно известному техническому решению способ трехмерного многокристального корпусирования интегральных микросхем памяти предусматривает следующую последовательность операций:
- обеспечение пластины с кристаллами памяти и подложки, имеющей контактные площадки с двух сторон;
- ламинирование лицевой стороны поверхности пластины;
- утонение пластины шлифовкой и полировкой ее обратной поверхности;
- монтаж утоненной пластины обратной поверхностью на пленочный носитель с клеевым пленочным слоем, закрепленный на рамке;
- резка утоненной пластины на отдельные кристаллы;
- разогрев подложки и монтаж кристаллов с клеевым пленочным слоем на подложку с лицевой стороны в стек со смещением, оставляющим открытыми контактные площадки кристаллов;
- обработка в сушильной печи подложки с установленными кристаллами для полимеризации клеевого пленочного слоя;
- очистка контактных площадок кристаллов и подложки с лицевой стороны;
- создание электрических соединений между контактными площадками кристалла и контактными площадками подложки с лицевой стороны;
- очистка подложки с установленными кристаллами;
- герметизация компаундом подложки с установленными кристаллами;
- отчистка контактных площадок подложки с обратной стороны;
- установка паяльных шариков на контактные площадки подложки с обратной стороны и их оплавление в печи;
- разделение подложки дисковыми пилами на отдельные интегральные микросхемы памяти.
При осуществлении способа из RU 2 705 229 для корпусирования многокристальной интегральной микросхемы памяти подбирают материалы ядра подложки и компаунда с коэффициентами температурного расширения не более 5⋅10-6 К-1, причем разница между коэффициентами температурного расширения материалов ядра подложки и компаунда не более 2⋅10-6 К-1. Выдерживают разницу между температурами подложки при монтаже кристаллов и при заливке компаундом не более 70°С. Толщину кристалла на этапе утонения пластины подбирают таким образом, чтобы суммарная толщина стека кристаллов с учетом клеевых пленочных слоев примерно равнялась разнице между толщиной интегральной микросхемы памяти и удвоенной толщиной подложки.
К недостаткам известного технического решения относится низкие технологичность, эффективность и степень интеграции из-за необходимости размещения кристаллов один над другим в стек (пирамидкой) с последовательным уменьшением их геометрических размеров от основания.
Заявляемый в качестве изобретения способ изготовления микромодуля направлен на повышение технологичности конструкции, степени интеграции и, как следствие, уменьшение массогабаритных характеристик.
Указанный результат достигается тем, что предложен способ изготовления микромодуля, включающий формирование на коммутационной плате коммутационных слоев, сквозных металлизированных отверстий, монтаж бескорпусного кристалла, создание электрических соединений между бескорпусным кристаллом и платой микросваркой, формирование пакета коммутационных плат путем создания электрических соединений между коммутационными платами с применением токопроводящих микрошариков, заливку компаундом пространства, образованного между коммутационными платами и корпусирование. Бескорпусной кристалл монтируют в предварительно профилированную коммутационную плату после создания коммутационных слоев со стороны, не занятой коммутационными слоями, путем последовательного формирования глухого отверстия для монтажа бескорпусного кристалла и сквозного отверстия внутри глухого для коммутации платы с бескорпусным кристаллом.
Также, в качестве материала коммутационной платы используют монокристаллический кремний.
Формирование глухого отверстия для монтажа бескорпусного кристалла и сквозного отверстия для коммутации платы с бескорпусным кристаллом осуществляют «сухим» травлением последовательно в Бош-процессе через предварительно сформированную маску.
Последовательное формирование глухого отверстия для монтажа бескорпусного кристалла и сквозного отверстия внутри глухого для коммутации платы с бескорпусным кристаллом осуществляют со стороны, не занятой коммутационными слоями через предварительно сформированную спреевым методом фоторезистивную маску.
Перед формированием пакета коммутационных плат путем создания электрических соединений между коммутационными платами с применением токопроводящих микрошариков коммутационные платы подвергают шлифовке со стороны, не занятой коммутационными слоями на величину h, определяемую из соотношений:
h≤(Нкр+lадг)/3, Нкр>>lадг, где
Нкр - толщина бескорпусного кристалла, мкм,
lадг - толщина слоя адгезива после монтажа бескорпусного кристалла, мкм.
После шлифовки со стороны, не занятой коммутационными слоями, методами микрообработки формируют дополнительные коммутационные слои.
Сущность заявляемого способа поясняется графическими материалами (фиг. 1, 2 и 3):
фиг. 1 - блок-схема технологического процесса изготовления микромодуля в виде последовательности изображений разрезов;
фиг. 2 - составные части микромодуля перед их сборкой и собранная конструкция;
фиг. 3 - блок-схема технологического процесса последовательного формирования глухого отверстия для монтажа бескорпусного кристалла и сквозного отверстия внутри глухого для коммутации платы с бескорпусным кристаллом.
На фиг. 1 и фиг. 2 обозначены:
поз. а - исходная подложка коммутационной платы на основе монокристаллического кремния;
поз. б - подложка коммутационной платы после формирования коммутационного слоя;
поз. в - подложка коммутационной платы после формирования диэлектрического слоя;
поз. г - формирование сквозных отверстий;
поз. д - металлизация сквозных отверстий;
поз. е - формирование коммутационного слоя;
поз. з - формирование глухого отверстия;
поз. и - формирование сквозного отверстия для монтажа бескорпусного кристалла;
поз. к - формирование адгезива для монтажа бескорпусного кристалла;
поз. л - монтаж бескорпусного кристалла;
поз. м - шлифовка со стороны, не занятой коммутационными слоями;
поз. н - разварка бескорпусного кристалла;
поз. о - коммутационная плата с установленными шариками;
поз. п - коммутационная плата с установленными шариками;
поз. р - микромодуль после сборки и заливки компаундом.
На фиг. 3 обозначены:
поз. с - подложка коммутационной платы с сформированными коммутационными слоями;
поз. т - нанесенный с двух сторон подложки спреевым методом фоторезистивный слой;
поз. у - сформированная со стороны, не занятой коммутационными слоями, фоторезистивная маска для травления глухого отверстия;
поз. ф - сформированное «сухим» травлением в Бош-процессе глухое отверстие для монтажа бескорпусного кристалла;
поз. х - сформированная со стороны, не занятой коммутационными слоями, фоторезистивная маска для травления сквозного отверстия;
поз. ц - формирование «сухим» травлением в Бош-процессе сквозного отверстия внутри глухого для коммутации платы с бескорпусным кристаллом;
поз. ч - сформированное «сухим» травлением в Бош-процессе сквозное отверстие внутри глухого для коммутации платы с бескорпусным кристаллом.
Осуществление изобретения можно пояснить следующим образом.
Как и было указано выше, предложенный способ изготовления микромодуля характеризуется следующими отличительными признаками:
- бескорпусной кристалл монтируют в предварительно профилированную коммутационную плату после создания коммутационных слоев со стороны, не занятой коммутационными слоями путем последовательного формирования глухого отверстия для монтажа бескорпусного кристалла и сквозного отверстия внутри глухого для коммутации платы с бескорпусным кристаллом;
- в качестве материала коммутационной платы используют монокристаллический кремний;
- формирование глухого отверстия для монтажа бескорпусного кристалла и сквозного отверстия внутри глухого для коммутации платы с бескорпусным кристаллом осуществляют «сухим» травлением последовательно в Бош-процессе через предварительно сформированную маску;
- последовательное формирование глухого отверстия для монтажа бескорпусного кристалла и сквозного отверстия внутри глухого для коммутации платы с бескорпусным кристаллом осуществляют со стороны, не занятой коммутационными слоями через предварительно сформированную спреевым методом фоторезистивную маску;
- перед формированием пакета коммутационных плат путем создания электрических соединений между коммутационными платами с применением токопроводящих микрошариков коммутационные платы подвергают шлифовке со стороны, не занятой коммутационными слоями на величину h, определяемую из соотношений:
h≤(Нкр+lадг)/3, Нкр>>lадг, где
Нкр - толщина бескорпусного кристалла, мкм,
lадг - толщина слоя адгезива после монтажа бескорпусного кристалла, мкм;
- после шлифовки коммутационной платы со смонтированным бескорпусным кристаллом со стороны, не занятой коммутационными слоями, методами микрообработки формируют дополнительные коммутационные слои.
Монтаж бескорпусного кристалла осуществляют на предварительно профилированную коммутационную плату после создания коммутационных слоев со стороны, не занятой коммутационными слоями путем последовательного формирования глухого отверстия для монтажа бескорпусного кристалла и сквозного отверстия внутри глухого для коммутации платы с бескорпусным кристаллом, что обеспечивает технологичность конструкции за счет возможности проведения литографии после монтажа кристалла. Использование в качестве материала коммутационной платы монокристаллического кремния позволяет сформировать глухое и сквозное отверстия «сухим» травлением в Бош-процесса с высокой точностью, что невозможно выполнить другими методами и что также обеспечивает технологичность. Использование спреевого нанесения для формирования фоторезистивной маски позволяет осуществлять последовательно глухое и сквозное отверстия «сухим» травлением в Бош-процессе со стороны, не занятой коммутационными слоями.
Перед формированием пакета коммутационных плат путем создания электрических соединений между коммутационными платами с применением токопроводящих микрошариков коммутационные платы подвергают шлифовке со стороны, не занятой коммутационными слоями, что приводит к уменьшению массогабаритных характеристик устройства и повышению степени интеграции. Величина h, определяемая из соотношений h≤(Нкр+lадг)/3, Нкр>>lадг где Нкр - толщина бескорпусного кристалла, мкм, lадг - толщина слоя адгезива после монтажа бескорпусного кристалла, мкм, выбрана из соображений прочности конструкции. Формирование дополнительных коммутационных слоев после шлифовки со стороны, не занятой коммутационными слоями обеспечивает при необходимости снижение массогабаритных характеристик и увеличение степени интеграции.
Таким образом, предложен технологичный способ изготовления микромодуля, обеспечивающий изготовление с уменьшенными массогабаритными характеристиками и повышенной степенью интеграции.
Источники информации
1. Низов В.Н. Способ изготовления микроэлектронного узла. RU 2 651 543. Патентообладатель: Акционерное общество «Авиаавтоматика» имени В.В. Тарасова». Заявка: 2016148054, 07.12.2016. Опубл. 20.04.2018. Бюл. № 11.
2. Путролайнен В.В., Беляев М.А., Перминов В.В. Способ трехмерного многокристального корпусирования интегральных микросхем памяти. RU 2 705 229. Патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Петрозаводский государственный университет» Заявка: 2019106268, 05.03.2019. Опубл. 06.11.2019. Бюл. № 31.
Claims (9)
1. Способ изготовления микромодуля, включающий формирование на коммутационной плате коммутационных слоев, сквозных металлизированных отверстий, монтаж бескорпусного кристалла, создание электрических соединений между бескорпусным кристаллом и платой микросваркой, формирование пакета коммутационных плат путем создания электрических соединений между коммутационными платами с применением токопроводящих микрошариков, заливку компаундом пространства, образованного между коммутационными платами и корпусирование, отличающийся тем, что бескорпусной кристалл монтируют в предварительно профилированную коммутационную плату после создания коммутационных слоев со стороны, не занятой коммутационными слоями путем последовательного формирования глухого отверстия для монтажа бескорпусного кристалла и сквозного отверстия внутри глухого для коммутации платы с бескорпусным кристаллом.
2. Способ изготовления микромодуля по п. 1, отличающийся тем, что в качестве материала коммутационной платы используют монокристаллический кремний.
3. Способ изготовления микромодуля по п. 1, отличающийся тем, что формирование глухого отверстия для монтажа бескорпусного кристалла и сквозного отверстия внутри глухого для коммутации платы с бескорпусным кристаллом осуществляют «сухим» травлением последовательно в Бош-процессе через предварительно сформированную маску.
4. Способ изготовления микромодуля по п. 1, отличающийся тем, что последовательное формирование глухого отверстия для монтажа бескорпусного кристалла и сквозного отверстия внутри глухого для коммутации платы с бескорпусным кристаллом осуществляют со стороны, не занятой коммутационными слоями через предварительно сформированную спреевым методом фоторезистивную маску.
5. Способ изготовления микромодуля по п. 1, отличающийся тем, что перед формированием пакета коммутационных плат путем создания электрических соединений между коммутационными платами с применением токопроводящих микрошариков коммутационные платы подвергают шлифовке со стороны, не занятой коммутационными слоями на величину h, определяемую из соотношений:
h≤(Нкр+lадг)/3, Нкр>>lадг, где
Нкр - толщина бескорпусного кристалла, мкм,
lадг - толщина слоя адгезива после монтажа бескорпусного кристалла, мкм.
6. Способ изготовления микромодуля по п. 5, отличающийся тем, что после шлифовки коммутационной платы со смонтированным бескорпусным кристаллом со стороны, не занятой коммутационными слоями, методами микрообработки формируют дополнительные коммутационные слои.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2773807C1 true RU2773807C1 (ru) | 2022-06-09 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5241450A (en) * | 1992-03-13 | 1993-08-31 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Three dimensional, multi-chip module |
| RU2645151C1 (ru) * | 2016-10-31 | 2018-02-16 | Акционерное общество "Авиаавтоматика" имени В.В. Тарасова" | Способ изготовления микроэлектронного узла |
| RU2651543C1 (ru) * | 2016-12-07 | 2018-04-20 | Акционерное общество "Авиаавтоматика" имени В.В. Тарасова" | Способ изготовления микроэлектронного узла |
| RU2705229C1 (ru) * | 2019-03-05 | 2019-11-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петрозаводский государственный университет" | Способ трехмерного многокристального корпусирования интегральных микросхем памяти |
| CN110534435A (zh) * | 2019-08-01 | 2019-12-03 | 广东佛智芯微电子技术研究有限公司 | 三维多芯片异质集成的扇出型封装结构的封装方法 |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5241450A (en) * | 1992-03-13 | 1993-08-31 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Three dimensional, multi-chip module |
| RU2645151C1 (ru) * | 2016-10-31 | 2018-02-16 | Акционерное общество "Авиаавтоматика" имени В.В. Тарасова" | Способ изготовления микроэлектронного узла |
| RU2651543C1 (ru) * | 2016-12-07 | 2018-04-20 | Акционерное общество "Авиаавтоматика" имени В.В. Тарасова" | Способ изготовления микроэлектронного узла |
| RU2705229C1 (ru) * | 2019-03-05 | 2019-11-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петрозаводский государственный университет" | Способ трехмерного многокристального корпусирования интегральных микросхем памяти |
| CN110534435A (zh) * | 2019-08-01 | 2019-12-03 | 广东佛智芯微电子技术研究有限公司 | 三维多芯片异质集成的扇出型封装结构的封装方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5637536A (en) | Method for interconnecting semiconductor chips in three dimensions, and component resulting therefrom | |
| KR101053419B1 (ko) | 다층 배선 회로 모듈 및 그 제조 방법 | |
| JP5114490B2 (ja) | エッジ接続ウエハレベル積層体 | |
| US7208828B2 (en) | Semiconductor package with wire bonded stacked dice and multi-layer metal bumps | |
| US7501696B2 (en) | Semiconductor chip-embedded substrate and method of manufacturing same | |
| JP4899604B2 (ja) | 三次元半導体パッケージ製造方法 | |
| US7135378B2 (en) | Process for fabricating a semiconductor device having a plurality of encrusted semiconductor chips | |
| JPH02133943A (ja) | 高集積回路及びその製造方法 | |
| JP2008153654A (ja) | マルチチップパッケージおよびその形成方法 | |
| CN104051383B (zh) | 封装的半导体器件、封装半导体器件的方法以及PoP器件 | |
| JP2011124433A (ja) | 電子デバイス用基板、電子デバイス用積層体、電子デバイス及びそれらの製造方法 | |
| EP1187211A2 (en) | Stacked Semiconductor Device | |
| CN115312395A (zh) | 热电半导体装置及其制作方法 | |
| CN107564822A (zh) | 一种集成芯片的封装方法及系统级封装的集成芯片 | |
| RU2773807C1 (ru) | Способ изготовления микромодуля | |
| JPS62230027A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| Topper et al. | Embedding technology-a chip-first approach using BCB | |
| CN217387150U (zh) | 半导体封装结构 | |
| US7351608B1 (en) | Method of precisely aligning components in flexible integrated circuit module | |
| JP2011124523A (ja) | 電子デバイス用基板、電子デバイス用積層体、電子デバイス及びそれらの製造方法 | |
| JP2000252407A (ja) | マルチチップモジュール | |
| JP2755143B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US20240096836A1 (en) | Chip high-density interconnection package structure and manufacturing method thereof | |
| CN217972597U (zh) | 一种mems传感器芯片与asic芯片的扇出型封装结构 | |
| US20240030146A1 (en) | Multichip interconnecting packaging structure and manufacturing method thereof |