三维封装设计的全流程解决方案
◆ 器件与封装版图设计
◆ 先进封装工艺流程设计
◆ 器件与结构三维可视化
◆ 器件与结构多物理场仿真
三维封装设计流程与技术路线
Blueprint
架构与版图设计工具
MEMaterial
工艺材料数据库
IntelliFab 工艺流程编辑模块
FabSim 三维工艺物理仿真模块
TEM (ThermoElectroMechanical)
多物理场仿真模块
更多复杂材料 (Beyond Silicon)
异质集成设计
◆ 多尺度封装设计
PoP (Package-on-Package)
SiP (System-in-Package)
WLP(Wafer-level-Package)
PLP(Panel-level-Package)
◆ 主流封装架构设计
Intel · EMIB (Embedded Multi-Die Interconnect Bridge)
TSMC · CoWoS (Chip on Wafer on Substrate)
Samsung · I-Cube (Interposer-Cube)
……
◆ 多层次封装设计
2D Package
2.1D Package
2.3D Package
2.5D Package
3D Package
案例一：TSV工艺设计
在3D集成设计中，垂直通孔结构是实现芯片或器件之间电气垂直互联的关键通道。目前硅通孔(Through Silicon Via, TSV)是最常用的通孔互联方式，可使芯片在三维方向上获得了最大堆叠密度、最短电气互联距离、最小外形尺寸，能够显著提高芯片互联速度，实现高带宽低时延，提高运行速度，降低功耗。工艺设计套件可自由设计TSV结构的几何特征，各类参数可调(自定义高深宽比等)，具有强大的工艺设计能力。
图1 TSV工艺流程示意图[1]
图2 IntelliSuiteTM中创建的工艺流程
案例一：TSV工艺设计
使用基本工艺在软件中创建制备TSV结构的工艺流程，可实现自主可控的TSV结构设计。关键工艺步骤包括：
1.通过热氧化或PECVD工艺沉积绝缘层(如SiO2)
2.涂胶，光刻，刻蚀绝缘层
3.使用反应离子刻蚀(DRIE)刻蚀硅基底形成通孔结构
4.去胶，在表面通过PECVD或SACVD沉积绝缘层，通过PVD沉积阻挡层和铜种子层
5.电镀铜填充TSV结构，CMP抛光去除表面多余的铜
带硅通孔的中介层结构
图3 IntelliSuiteTM中依据流程创建的TSV结构
案例二：TGV工艺设计
近年来，玻璃基板凭借优异的高频电学性能、热稳定性和化学稳定性,成为先进封装技术中的热点材料。玻璃通孔(through glass via，TGV)工艺通过在玻璃基板上形成精细的通孔结构，为芯片封装中的电气互连提供通道。TGV工艺制作的中介层具有优良的高频电学特性、 工艺简单、 成本低以及可调的热膨胀系数等优点。该案例展示了封装套件在定制化TGV工艺设计方面的能力。
以采用反应离子刻蚀(RIE)在玻璃基板上进行TGV打孔为例，其关键工艺包括：
1.玻璃基板上进行反应离子刻蚀形成通孔(可设置盲孔、垂直通孔等)
2.沉积Ti种子层
3.进行Cu的电/化学镀
4.通过化学机械抛光(CMP)对表面进行平整化处理
图1 TGV工艺流程示意图
图2 IntelliSuiteTM中创建的工艺流程
图3 IntelliSuiteTM中依据流程创建的TGV结构
案例三：RDL & UBM & BUMP & TCB芯片键合工艺设计
在制作完带有TSV的中介层(Interposer)转接板上，继续设计再布线层(RDL)结构，用来实现超细线宽和间距的应用。中介层转接板通过BUMP与芯片或器件连接。其中BUMP连接的完整工艺包含凸点下金属化(UBM)、C4/C2 BUMP、热压键合(TCB)等工艺流程步骤。本案例展示了封装设计套件在芯片键合工艺上的设计能力。
图1 该案例在IntelliSuiteTM中创建的主要工艺流程
案例三：RDL & UBM & BUMP & TCB芯片键合工艺设计
图2 IntelliSuiteTM中依据流程创建的Cu-Cu Bump TCB键合结构
案例四：3D封装工艺设计与多物理场分析
三维封装设计套件是实现IC与MEMS设计制造与封装一体的全流程软件工具。本案例展示了软件的封装设计能力。该3D封装的核心部分由两块IC芯片、一块MEMS芯片和硅中介层组成，其中IC芯片与MEMS芯片通过中介层中的TSV进行互联，其中对芯片结构与电路简化展示。利用3D封装技术可以减小模块整体尺寸，提高带宽和传输效率。
案例四：3D封装工艺设计与多物理场分析
在设计好工艺流程后进行多物理场分析，首先设计IC与MEMS的电气互联，再将三维结构划分网格，最后在设置好仿真参数后进行多物理场分析。
我公司提供三维封装的全流程软件设计工具
适用材料广泛，可自定义材料各类属性，如电阻率、热导率，支持线性与非线性计算
可设计复杂 3D 结构，并进行全过程真实物理状态下的工艺仿真
针对三维封装结构的真实的热电、热机械耦合、热应力分析、频率特性漂移等，帮助客户进行热管理分析
为客户提供开放式的定制化服务，可定制三维封装设计的 PDK(Package Design Kits)
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