3D tokozott eszközök flip-chip összeköttetéseinek és minősítésükhöz szükséges tesztchipek kialakítása

A mai korszerű elektronikus eszközökben egyre több funkciót integrálnak egyetlen rendszerchip (System on Chip) eszközbe. Ennek következtében azonban a félvezető lapka mérete egyre jobban növekszik, a kihozatal pedig egyre inkább csökken. A legmodernebb extrém ultraviola levilágítás (EUV) fotólitográfiai lépést alkalmazó gyártástechnológiák esetén a kihozatal akár 20% alá is csökkenhet. Ráadásul sokszor előnyösebb lenne (leginkább gazdasági, kihozatal szempontokat figyelembevéve) a rendszerchipen megvalósított részegységeket külön-külön, eltérő technológián megvalósítani. Ezekre a problémákra egy lehetséges megoldást a chiplet alapú, heterogén, szilícium köztes hordozót (interposer) és szilícium tokozás alapréteget (package substrate) alkalmazó, 3D rendszerintegráció nyújt. A heterogén rendszerintegrációval kialakított 2.5D és 3D tokozású eszközökben leggyakrabban úgynevezett flip-chip technológiával történik meg az összeköttetés megteremtése a chipletek és a szilícium anyagú köztes hordozó között. Látható tehát, hogy a félvezető áramköri technológiában a kihozatal növelése kritikusan kiemelt tényezővé vált az elmúlt évtizedben. A 2.5D és 3D rendszerintegráció erre nyújt egy megoldást, de egy másik lehetséges megoldás a kihozatal növelésére a technológia pontos monitorozása, a technológiai folyamatok ellenőrzése és az elkészített félvezető eszközök elektromos tulajdonságainak a vizsgálata. Erre a célra, úgynevezett technológiai tesztábrákat tartalmazó tesztchip kialakítása szükséges.

Az Elektronikus Eszközök Tanszékén folyó kutatómunka keretében a mikroelektronikai rendszerintegrációhoz szükséges flip-chip technológia összeköttetési technológiájának a kidolgozását végeztem el. A projekt részeként szilícium szeletekre egy technológiai soron belül kell létrehoznunk aktív eszközöket és az elektromos kapcsolatot megteremtő mikrobumpokat. Ezzel lehetővé válhat a flip-chip technológia megvalósítása a tanszéki gép- és műszerpark segítségével. A megvalósított mikrobump technológiai vizsgálatára és minősítésére használt aktív eszközöket tartalmazó chip funkcióját betöltheti egy technológiai tesztábrákat tartalmazó minősítő tesztchip. A kutatási projekt keretében, tesztábrák tervezésével és kialakításával is foglalkoztam.

Dolgozatom célja a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszék tisztatéri laboratóriumában a mikroelektronikai heterogén rendszerintegrációban alkalmazandó mikrobump kialakítási technológia kidolgozása és a 2.5D / 3D tokozások összeköttetéseit minősítő tesztchip (teszchiplet) megtervezése, előállítási technológiájának kidolgozása és annak részletes dokumentálása.

A kutatás további célja, a már elkészített tesztábrákat tartalmazó chipet, mikrobumpokkal, flip-chip technológia segítségével egy tokozás alaprétegére (package substrate) illesztjük, melynek eredményeként elkészülhet a komplett 3D struktúra. Ennek a technológiai lépéssornak a kidolgozása és az ehhez szükséges forrasz sapkák kialakítása a jövőbeli kutatások részét képezik.

szerző

• 
  Bider Ádám
  Villamosmérnöki szak, mesterképzés
  mesterképzés (MA/MSc)

konzulensek

• 
  Rózsás Gábor
  Tudományos segédmunkatárs, Elektronikus Eszközök Tanszék
• 
  Dr. Bognár György
  egyetemi docens, Elektronikus Eszközök Tanszék

helyezés