芯片需求持续强劲，GlobalFoundries发布强劲前景
06-08
长电科技随着信息和数据爆炸时代的到来，市场对存储器的需求不断增长。
在成品芯片制造过程中，市场对传统引线键合和封装的依赖仍然很高。
利用多芯片堆叠技术在相同尺寸的设备中实现高存储密度的市场需求也不断增长。
这种需求不仅给半导体封装工艺带来工艺能力的挑战，也对工艺控制能力提出了更高的要求。
在这里，我们向您介绍长电科技多芯片堆叠封装技术的优势、流程和管控能力。
多芯片堆叠封装技术的优点 图1 多芯片封装侧视图 图1是两种不同类型存储器封装的侧视图。
从它们的封装结构可以看出，这两种封装都是由多个芯片堆叠而成。
目的是减少多芯片封装所占用的空间，从而最小化存储器件的尺寸。
最关键的工艺是芯片减薄、切割和芯片键合。
从市场需求来看，倒装芯片封装（FC）、硅通孔（TSV）、晶圆级封装可以有效减小器件尺寸、提高数据传输速度、降低信号干扰的可能性。
。
但从目前的消费市场需求来看，基于传统布线的封装形式仍然占据较大比例，其优势在于成本竞争力和技术成熟度。
长电科技目前的工艺能力可实现16层芯片的堆叠，单层芯片厚度仅为35um，封装厚度约为1mm。
多芯片堆叠封装的关键工序是芯片减薄和切割01 Dicing After Grinding（DAG），主要针对较厚的芯片（厚度要求60um）。
是比较传统的封装工艺，成熟稳定。
晶圆贴上保护膜后减薄，然后用刀片切割以分离芯片。
适用于大多数包。
图2 DAG（DISCO） 02 Dicing Before Grinding（DBG）主要针对38-85um芯片厚度，芯片电路层厚度为7um，针对芯片更薄的需求以及存储芯片中电路层数不断增加的需求（目前常见的3D NAND层数多于一层）。
先用刀片将芯片切成两半，然后将其减薄，然后激光切割芯片贴膜。
适用于大多数NAND芯片，优点是可以解决超薄芯片侧崩片控制和后制程芯片裸片裂纹等问题，大大提高多芯片封装的可行性和量产性。
图3 DBG（DISCO） 03 研磨前隐形切割（SDBG）主要针对35-85um芯片厚度，芯片电路层厚度为7um。
主要针对芯片更薄、电路层数更少的需求。
比如DRAM。
使用隐形激光首先将中间的芯片分离，然后将其减薄，最后将晶圆塌陷。
适用于大多数DRAM晶圆和电路层数较少的芯片。
与 DBG 相比，由于没有刀片切削的机械冲击，因此侧刃崩刃得到更好的控制。
芯片厚度可以进一步减小。
图4 SDBG（DISCO） 近年来，长电科技坚持创新，在先进封装技术领域不断积累经验，不断巩固行业领先地位。
就多芯片堆叠封装技术的关键工艺而言，除了芯片减薄和切割外，还包括芯片键合等关键工艺，以及多芯片堆叠工艺的控制。
芯片键合 1.芯片位置精度，多芯片堆叠封装的关键工序。
由于多芯片堆叠，芯片键合位置和芯片间距离的控制成为工艺中的重点和难点。
高精度贴合机的引入，使阶梯式一次性多芯片贴合精度保证在（+/-15um），可有效降低制程良率损失，实现量产多芯片堆叠技术（如图5）。
图5 多芯片堆叠中的芯片键合位置 2 超薄芯片拾取 超薄芯片拾取：受芯片厚度限制，采用传统顶针将芯片从芯片承载膜（DAF）上剥离，而芯片上的应力集中只有1.5mil（38um）），这几乎成了一项不可能完成的任务。
因此，开发了用于拾取超薄芯片的专用夹具。
主要功能是通过多步平台凸块将芯片从芯片承载膜（DAF）上剥离。
与传统顶出器相比，它把应力从点分散到面，由一步顶出变为多步顶出。
有效改善超薄芯片的芯片裂纹问题。
多芯片堆叠工艺的管理与控制 1 翘曲问题改善 经过研磨后，晶圆的厚度越来越薄。
这种变形会导致晶圆无法继续后续工艺，使得加工后晶圆的翘曲度难以控制。
通过SDBG和DBG同时采用抛光工艺，释放晶圆表面应力，改善晶圆翘曲。
2 异物和颗粒物的影响 虽然目前的无尘车间等级已达到1k级（尘埃颗粒数严格控制在每立方米1个以内），但包装车间内的异物和颗粒物对于超滤非常重要。
- 每天都有薄切屑。
每个过程都是一个巨大的威胁。
如下图6所示，异物或颗粒落到芯片上，受到外力挤压，就会导致芯片破裂。
图6 异物和颗粒引起的问题因此，在关键工艺（芯片相关）中，增加了负压设备HEPA环境，以防止异物或颗粒掉落到芯片表面。
机器盖起到双重保护作用。
此外，还使用指定的箱子、推车和干燥柜来存放和运输芯片。
加强对指定箱、推车和干燥柜的定期清洁频率，可以减少异物和颗粒物的影响。
作为全球第三大、中国大陆最大的成品芯片制造商，长电科技始终将技术研发和创新作为公司的重点发展战略，并取得了一系列成果。
长电科技拥有3项多项专利技术（截至2020年12月31日），荣获年度国家科技进步一等奖。
在半导体行业始终发挥着行业领先和技术领先的作用。
展望未来，长电科技将不断加强创新。
随着芯片产业不断向精益化方向发展，将发展包括多芯片堆叠封装技术在内的芯片成品制造技术，优化产品质量，不断提升技术能力和服务能力。
从而促进整个行业的发展。
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