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Le coût croissant et la complexité des noeuds avancés se développants de puces tout au plus force beaucoup de fabricants de circuits intégrés à commencer à diviser cette puce en pièces multiples, pas qui exigent des noeuds de bord d'attaque. Le défi est comment remettre ces morceaux désagrégés ensemble.

Quand un système complexe est intégré monolithiquement — sur une d'une seule pièce de silicium — le produit fini est un compromis parmi les restrictions budgétaires thermiques des dispositifs composants.

le non-et 3D a besoin de polysilicium à hautes températures, par exemple, mais les températures exigées dégradent la représentation de la logique de CMOS.

La mémoire et la logique de désagrégation pour séparer des gaufrettes permet à des fabricants d'optimiser chaque technologie indépendamment. L'intégration hétérogène devient bien plus attrayante comme capteurs, émetteurs-récepteurs, et d'autres éléments non-CMOS sont ajoutés au mélange.

Le problème est comment relier tous les morceaux. L'intégration monolithique dépend des procédés ligne principal de bien établis de la métallisation (BEOL). Quand des composants sont empaquetés séparément, les fabricants se tournent vers des rangées de grille de boule et des conceptions semblables. Mais quand deux matrices ou plus sont assemblées dans un paquet simple, les processus employés pour les relier pour se situer dans une position de compromis mal définie entre les deux.

Beaucoup de conceptions de système-dans-paquet se fondent sur des connexions de soudure. L'endroit de transfert d'outils pré-a cogné les matrices singulated sur une interposition ou directement sur une gaufrette de destination. Les fours de ré-écoulement accomplissent les liens de soudure dans une étape simple de haut-sortie. Soudure plus molle le matériel sert de couche conforme, aussi, lissant les variations de taille qui pourraient autrement dégrader la qualité en esclavage.

Malheureusement, la technologie basée sur soudure ne mesure pas aux connexions très à haute densité qui des capteurs d'image, mémoire élevée de largeur de bande, et une demande semblable d'applications. Le processus de collage aplatit et serre des bosses de soudure, ainsi l'empreinte de pas finale du lien est légèrement plus grande que le lancement de bosse. Car ce lancement descend, il n'y a pas simplement pièce pour qu'assez de soudure établisse un rapport robuste. Dans le travail présenté à la conférence 2019 de empaquetage niveau de la gaufrette internationale, Guilian Gao et collègues chez Xperi ont estimé que le lancement viable minimum pour l'intégration basée sur soudure est environ 40 microns.

Des joints de soudure de Cu-Sn sont encore limités par les propriétés mécaniques pauvres, qui contribuent aux fissures, aux défaillances de fatigue, et à l'électromigration. L'industrie cherche une technologie de collage à semi-conducteur alternative pour faciliter davantage de graduation de lancement, mais pas beaucoup de processus peuvent assortir la grande vitesse, le coût bas, et la flexibilité de la liaison de soudure.

Par exemple, Qu'est ce que plan de collage est choisi doit pouvoir adapter à des variations de taille des plots de connexion et des interpositions. La température de processus doit également être assez basse pour protéger tous les composants de la pile de dispositif. Quand les plans d'emballage impliquent des couches multiples d'interpositions et de puces jointes, la couche de base fait face particulièrement à des conditions thermiques exaltantes. Chaque couche au-dessus de la base peut exiger une étape de collage distincte.

Une alternative proposée, liaison directe de cuivre-cuivre, a l'avantage de la simplicité. Sans la couche intervenante, fusible de la température et de pression les protections dessus et bas dans une d'une seule pièce de métal, établissant le rapport le plus fort possible. C'est l'idée derrière la liaison de thermocompression. Les piliers de cuivre sur un meurent des protections de match sur une deuxième matrice. Diffusion d'entraînement de la chaleur et de pression à travers l'interface pour faire un lien permanent. Les températures typiques de l'ordre du ºC 300 ramollir le cuivre, permettant aux deux surfaces de se conformer entre eux. La liaison de thermocompression peut prendre 15 à 60 minutes, bien que, et exige d'un en atmosphère contrôlée d'empêcher l'oxydation de cuivre.

Les surfaces propres collent ensemble
Une technique étroitement relative, liaison hybride, tentatives d'empêcher l'oxydation en enfonçant le métal dans une couche diélectrique. Dans un processus damascène réminiscent de la métallisation d'interconnexion de gaufrette, le cuivre plaqué complète les trous coupés en diélectrique. Le CMP enlève le cuivre excédentaire, laissant les plots de connexion qui sont enfoncés relativement au diélectrique. Le placement des deux surfaces diélectriques crée en contact un lien provisoire.

Dans le travail présenté aux composants 2019 électroniques d'IEEE et à la conférence de technologie, les chercheurs chez Leti ont démontré l'utilisation d'une baisse de l'eau de faciliter l'alignement. Le groupe de Xperi a expliqué que ce lien est assez fort pour permettre à des fabricants d'assembler une pile complète de multi-puce.

Le lien diélectrique encapsule le cuivre, empêchant l'oxydation et permettant à l'équipement de collage d'employer une atmosphère ambiante. Pour former un lien permanent, les fabricants se tournent vers recuisent cela tire profit d'un plus grand coefficient de la dilatation thermique de l'en cuivre. Confiné par le diélectrique, le cuivre est forcé pour augmenter sur sa surface libre, établissant le lien entre les deux matrices. La diffusion de cuivre forme alors un lien métallurgique permanent. Dans une pile complexe, un simple recuit l'étape peut coller toutes les puces composantes immédiatement. Les températures de recuit relativement basses sont suffisantes faute d'oxyde indigène ou toute autre barrière.

La taille des plots de connexion est définie par le CMP, un processus mûr et contrôlé par bien. Pour toutes ces raisons, la liaison hybride de gaufrette-à-gaufrette a été employée dans les applications comme des capteurs d'image pendant plusieurs années. les applications de liaison de Gaufrette-à-gaufrette exigent l'alignement de protection entre les gaufrettes et dépendent des rendements élevés de dispositif pour réduire au maximum des pertes. Il est peu susceptible aligner les matrices défectueuses sur les deux gaufrettes, ainsi un défaut sur une gaufrette peuvent causer la perte d'une bonne puce correspondante sur la gaufrette assortie.

la liaison hybride de Matrice-à-gaufrette et de matrice-à-interposition peut potentiellement ouvrir un plus grand espace d'application, permettant les systèmes hétérogènes complexes dans un paquet simple. Cependant, ces applications exigent également des écoulements de processus plus complexes. Tandis que la gaufrette-à-gaufrette et les processus de matrice-à-gaufrette (ou interposition) placent les exigences semblables sur l'étape de CMP et sur le lien lui-même, la manipulation du courrier-CMP singulated de puces est plus provocante. La ligne de fabrication doit pouvoir commander les particules produites par l'étape en soi malpropre de singulation, évitant des vides et d'autres défauts de collage. De Katherine Derbyshire.