3D封装技术简介

3D晶圆级封装，英文简称(WLP)，包括CIS发射器、MEMS封装、标准器件封装。是指在不改变封装体尺寸的前提下，在同一个封装体内于垂直方向叠放两个以上芯片的封装技术，它起源于快闪存储器(NOR/NAND)及SDRAM的叠层封装。主要特点包括：多功能、高效能;大容量高密度，单位体积上的功能及应用成倍提升以及低成本。

一：封装趋势是叠层封(PoP);低产率芯片似乎倾向于PoP。二：多芯片封装(MCP)方法，而高密度和高性能的芯片则倾向于MCP。三：以系统级封装(SiP)技术为主，其中逻辑器件和存储器件都以各自的工艺制造，然后在一个SiP封装内结合在一起。大多数闪存都采用多芯片封装(MCP，Multichip Package)，这种封装，通常把ROM和RAM封装在一块儿。多芯封装(MCP)技术是在高密度多层互连基板上，采用微焊接、封装工艺将构成电子电路的各种微型元器件(裸芯片及片式元器件)组装起来，形成高密度、高性能、高可靠性的微电子产品(包括组件、部件、子系统、系统)。技术上，MCP追求高速度、高性能、高可靠和多功能，而不像一般混合IC技术以缩小体积重量为主。但随着Flash闪存以及DRAM闪存追求体积的最小化，该封装技术由于使用了金属丝焊接，在带宽和所占空间比例上都存在劣势，而WSP封装技术将会是一个更好解决方案。

离子注入 Ion Implantation晶圆衬底是纯硅材料的，不导电或导电性极弱。为了在芯片内具有导电性，必须在晶圆里掺入微量的不纯物质，通常是砷、硼、磷。掺杂可以在扩散炉中进行，也可以采用离子注入实现。一些先进的应用都是采用离子注入掺杂的。离子注入有中电流离子注入、大电流/低能量离子注入、高能量离子注入三种，适于不同的应用需求。热处理 Thermal Processing利用热能将物体内产生内应力的一些缺陷加以消除。所施加的能量将增加晶格原子及缺陷在物体内的振动及扩散，使得原子的排列得以重整。热处理是沉积制造工序后的一个工序，用来改变沉积薄膜的机械性能。热处理技术主要有两项应用：一个使用超低k绝缘体来提升多孔薄膜的硬度，另一个使用高强度氮化物来增加沉积薄膜的韧性抗张力，以提升器件性能。在紫外热处理反应器里，等离子增强化学气相沉积薄膜经过光和热的联合作用改变了膜的性能。高强度氮化薄膜中紫外热处理工艺使连接重排，空间接触更好，产生出了提高器件性能所需的高强度水平。化学机械研磨 CMP推动芯片技术向前发展的关键之一是每个芯片的层数在增加，一个芯片上堆叠的层数越来越多，而各层的平坦不均会增加光刻精细电路图像的困难。CMP系统是使用抛光垫和化学研磨剂选择性抛光沉积层使其平坦化。CMP包括多晶硅金属介质(PMD) 平坦化、层间绝缘膜(ILD)平坦化和钨平坦化。CMP是铜镶嵌互连工艺中的关键技术。

在尺寸和重量方面，3D设计替代单芯片封装缩小了器件尺寸、减轻了重量。与传统封装相比，使用3D技术可缩短尺寸、减轻重量达40-50倍;在速度方面，3D技术节约的功率可使3D元件以每秒更快的转换速度运转而不增加能耗，寄生性和方法;硅片后处理等等。3D封装改善了芯片的许多性能，如尺寸、重量、速度、产量及耗能。当前，3D封装的发展有质量、电特性、机械性能、热特性、封装成本、生产时间等的限制，并且在许多情况下，这些因素是相互关联的。3D封装开发如何完成、什么时候完成?大多数IC专家认为可能会经历以下几个阶段。具有TSV和导电浆料的快闪存储器晶圆叠层很可能会发展，随后会有表面凸点间距小至5μm的IC表面-表面键合出现。最后，硅上系统将会发展到存储器、图形和其它IC将与微处理器芯片相键合。