Деятельность института
Трехмерные интегральные микросистемы
В последние годы наряду с дальнейшей минитюаризацией изделий микроэлектроники растет спрос на повышение их функциональности с точки зрения интеграции сформированных микромеханических, оптических и биологических систем, на улучшение их характеристик, в том числе снижение потребляемой энергии, на повышение производительности и снижение стоимости. Возможным ключом к решению этих проблем является 3D-сборка. Она позволяет создавать компактные микросборки разнотипных изделий микроэлектроники (микропроцессоров, оперативных запоминающих устройств, разнообразных датчиков и сенсоров и т.д. и т.п.), при этом существенно сокращается количество коммутаций при изготовлении конечных изделий, и тем самым существенно сокращаются потери и повышается надежность изделий.
Таким образом, 3D-интеграция обеспечивает следующие преимущества:
- Повышенная степень интеграции;
- Сокращение длины линий межсоединений;
- Повышается скорость передачи сигналов;
- Снижение потребляемой энергии;
- Интеграция различных технологий.
Технология 3D сборки предусматривает несколько возможных методов интеграции:
Этажерочная сборка кристаллов (чипов) с их разваркой (для создания межсоединений) уже в течение ряда лет разрабатывается такими компаниями как Intel, Hitachi, Sharp, Amkor, Philips и др. Еще большие преимущества предоставляет сборка кристаллов друг на друге на уровне пластины: она дополнительно способствует повышению производительности и снижению стоимости производства.
Вертикальная система интеграции (VSI) характеризуется созданием выводов высокой плотности между кристаллами, при этом указанные выводы формируются путем создания сквозных отверстий в кремнии, а потому получила название метода TSV (through silicon via). Она основана на процессах утонения, монтажа и вертикальной металлизации полностью изготовленной кремниевой пластины с микросхемами.
Вертикальная система интеграции на основе метода TSV предоставляет ряд преимуществ: обеспечивает более высокую плотность монтажа при тех же размерах, позволяет добиться большей функциональности, существенно сокращает длину межсоединений и тем самым позволяет поддерживать высокую скорость продвижения сигналов, способствует снижению энергопотребления и уменьшению стоимости конечного изделия.
3D-сборка по методу TSV включает следующие стадии:
- Создание отверстий (лазерная прошивка, глубокое реактивное ионное травление)
- Заполнение отверстий металлом (как правило, используют медь)
- Монтаж пластин друг на друга (совмещение и монтаж)
- Утонение пластин до отдельных сборок кристаллов (шлифовка, химическое травление).