Matériaux améliorés pour les connexions des microcircuits

Les partenaires de coopération du Fraunhofer IPMS et de BASF devant l'installation de processus « LAM Sabre Extreme ». © Fraunhofer IPMS / Les partenaires de coopération du Fraunhofer IPMS et de BASF devant l'outil de processus « LAM Sabre Extreme ». © Fraunhofer IPMS

Salle blanche de 300 mm du Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS / Salle blanche de 300 mm du Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS

Participants de la célébration du jubilé pour la collaboration de dix ans. © Fraunhofer IPMS / Participants de la célébration du dixième anniversaire de collaboration. © Fraunhofer IPMS

Performant, économe en énergie, complexe – Les fabricants de microchips modernes sont constamment confrontés à de nouveaux défis, notamment en ce qui concerne les connexions électriques nécessaires. Le Fraunhofer IPMS et BASF se consacrent depuis dix ans à cette problématique et permettent, par la mise en commun de leur infrastructure et de leurs compétences, une évaluation industrielle fidèle des produits chimiques, des tests de processus et de produits pour l'intégration des puces.

Le Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS et le groupe chimique BASF regardent fièrement ces dix années de collaboration fructueuse. Ensemble, ils travaillent dans le cadre de leur « BASF Plating-Labs » sur des solutions innovantes et sur mesure dans le domaine de la production de semi-conducteurs et de l'intégration de puces. Lors de tests pilotes au Center Nanoelectronic Technologies (CNT) du Fraunhofer IPMS, des stratégies sont élaborées et mises en œuvre pour rendre les matériaux et les technologies plus efficaces et plus économiques dans l’intégration des semi-conducteurs. « Avec notre coopération, nous répondons aux défis croissants du marché et permettons le développement de nouvelles technologies dans le domaine de l’interconnexion et de l’emballage », explique le Dr Lothar Laupichler, Senior Vice President, Electronic Materials chez BASF.

Évaluation des processus selon les normes industrielles

Lors de la fabrication et de l’intégration d’une micro-puce, de nombreux processus électrochimiques ont lieu. Pour connecter les circuits individuels et créer le réseau de pistes conductrices à l’intérieur d’une puce, différentes couches de métal ou de légers métalliques doivent être déposées sur la plaquette. Pour différentes étapes de l’intégration globale et pour divers cas d’utilisation ultérieurs, les produits chimiques et les étapes de travail doivent être adaptés aux processus spécifiques des clients. En collaboration avec BASF, de nouveaux produits chimiques pour les procédés de dépôt galvaniques ont été évalués au cours des dernières années.

Parallèlement, des tests de produits et des démonstrations pour les clients ont été réalisés au niveau des plaquettes. BASF a installé une installation de processus à la pointe de la technologie dans la salle blanche du Fraunhofer IPMS, exploitée par des chercheurs et chercheuses expérimentés. Ainsi, les partenaires de la coopération utilisent la même technologie d’équipement que celle employée dans l’industrie. Cela permet aux clients de réduire significativement leurs efforts de qualification. Des délais de développement et des coûts peuvent ainsi être économisés, tout en permettant la mise en place de processus plus efficaces. Les solutions innovantes peuvent ainsi être développées et évaluées directement dans des conditions de production.

Possibilités d’utilisation directe chez les partenaires industriels

Au cours des dix dernières années, les partenaires du projet ont enregistré plus de 12 000 démarrages de processus. « Les packages chimiques et produits développés peuvent être appliqués directement dans les processus industriels de nos clients », explique le Dr Benjamin Lilienthal-Uhlig, responsable du domaine Next Generation Computing au Fraunhofer IPMS. Ils sont notamment utilisés pour la fabrication de structures de câblage dans des circuits miniaturisés pour les technologies Dual Damascene. De plus, ces produits jouent un rôle dans la fabrication d’interposers, de chiplets et de packages 3D pour les structures de reroutage (Pillar, RDL, TSV) ou constituent les couches métalliques lors du collage hybride wafer à wafer.

En juin 2014, l’institut de recherche et le groupe chimique ont fondé la collaboration dans le cadre de la fab de screening ouverte au CNT. Le Fraunhofer IPMS met à disposition de BASF son infrastructure de salle blanche de 300 mm. Le réseau de Silicon Saxony profite également aux clients et partenaires. Il facilite l’intégration d’autres établissements locaux, tels que l’IZM-ASSID du Fraunhofer à Dresde ou le développement direct de processus spécifiquement pour les partenaires industriels mondiaux du Fraunhofer IPMS (Bosch, Infineon, GlobalFoundries). Le nouveau centre de recherche CEASAX (« Center for Advanced CMOS and Heterointegration Saxony ») permettra à l’avenir de travailler encore plus étroitement sur des solutions orientées application, notamment en ce qui concerne l’intégration hétérogène des microsystèmes.