Vylepšené materiály pro spoje mikročipů

Partneři spolupráce Fraunhofer IPMS a BASF před procesní linkou „LAM Sabre Extreme“. © Fraunhofer IPMS / The cooperation partners of Fraunhofer IPMS and BASF in front of the process tool „LAM Sabre Extreme“. © Fraunhofer IPMS

300-mm-Čistírna Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS / 300-mm-Čistírna Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS

Účastníci oslav výročí desetileté spolupráce. © Fraunhofer IPMS / Participants of the ten-year collaboration celebration. © Fraunhofer IPMS

Leistungsfähiger, úspornější, složitější – výrobci moderních mikroprocesorů se neustále potýkají s novými výzvami, včetně požadavků na elektrické spojení. Fraunhofer IPMS a BASF se již deset let věnují této problematice společně a díky spojení své infrastruktury a kompetencí umožňují průmyslově přesné hodnocení chemikálií, procesních a výrobních testů pro integraci čipů.

Fraunhoferův ústav pro fotonické mikrosystémy IPMS a chemický koncern BASF s hrdostí vzpomínají na deset úspěšných let spolupráce. Společně pracují v rámci svého „BASF Plating-Labs“ na inovativních a na míru šitých řešeních v oblasti výroby polovodičů a integrace čipů. V rámci pilotních testů v centru Nanoelectronic Technologies (CNT) Fraunhofer IPMS jsou vyvíjeny a realizovány strategie, které mají za cíl zvýšit efektivitu a snížit náklady na materiály a technologie v oblasti integrace polovodičů. „Naší spoluprací řešíme rostoucí výzvy trhu a umožňujeme zavádění nových technologií v oblasti propojení a balení,“ vysvětluje Dr. Lothar Laupichler, senior viceprezident pro elektronické materiály ve společnosti BASF.

Hodnocení procesů podle průmyslových norem

Při výrobě a integraci mikroprocesoru probíhá řada elektrochemických procesů. Aby bylo možné propojit jednotlivé obvody a vytvořit síť vodivých drah uvnitř čipu, je třeba na wafer nanést různé vrstvy kovů nebo kovových slitin. Pro různé kroky v celkové integraci a různé budoucí použití je nutné chemikálie a pracovní kroky přizpůsobit individuálním procesům zákazníků. V rámci spolupráce s BASF byly v posledních letech testovány nové chemikálie pro galvanické pokovování.

Zároveň byly provedeny odpovídající testy výrobků a demonstrační pokusy na waferové úrovni pro zákazníky. BASF nainstaloval do čistého prostoru Fraunhofer IPMS špičkovou procesní zařízení, které zde obsluhují zkušení vědci a vědkyně. Tímto způsobem využívají oba partneři stejnou technologii zařízení, jakou používá průmysl. To umožňuje zákazníkům výrazně snížit náklady na kvalifikaci. Umožňuje to šetřit čas a náklady na vývoj a zároveň budovat efektivnější procesy. Inovativní řešení lze tak přímo vyvíjet a hodnotit za výrobních podmínek.

Možnosti přímého využití u průmyslových partnerů

Za posledních deset let zaznamenali projektoví partneři více než 12 000 zahájení procesů. „Vyvinuté chemické balíčky a produkty lze přímo použít v průmyslových procesech našich zákazníků,“ říká Dr. Benjamin Lilienthal-Uhlig, vedoucí oddělení Next Generation Computing v Fraunhofer IPMS. Například slouží k výrobě propojovacích struktur v miniaturizovaných obvodech pro technologie Dual Damascene. Dále jsou produkty důležité při výrobě interposerů, chipletů a 3D balíčků pro přepojovací struktury (Pillar, RDL, TSV) nebo tvoří kovové vrstvy při wafer-to-wafer hybridním spojování.

V červnu 2014 založily výzkumný institut a chemický koncern spolupráci v rámci otevřeného screeningového zařízení na CNT. Fraunhofer IPMS zde poskytuje BASF svou infrastrukturu pro čisté prostory s 300mm wafery. Zákazníkům a partnerům tak přináší výhodu sítě Silicon Saxony, která umožňuje zapojení dalších místních zařízení, například Dresdner Fraunhofer institutu IZM-ASSID nebo přímý vývoj procesů speciálně pro globální průmyslové partnery Fraunhofer IPMS (Bosch, Infineon, GlobalFoundries). Nově založené výzkumné centrum CEASAX („Center for Advanced CMOS and Heterointegration Saxony“) umožní v budoucnu ještě těsnější spolupráci na aplikačně orientovaných řešeních, zejména pokud jde o heterointegraci mikrosystémů.