Ulepszone materiały do połączeń mikroczipów

Partnerzy współpracy Fraunhofer IPMS i BASF przed urządzeniem procesowym „LAM Sabre Extreme”. © Fraunhofer IPMS / Partnerzy współpracy Fraunhofer IPMS i BASF przed urządzeniem procesowym „LAM Sabre Extreme”. © Fraunhofer IPMS

300-mm-Reinraum des Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS / 300-mm-clean room of Fraunhofer IPMS. © Fraunhofer IPMS

Uczestnicy uroczystości jubileuszowej z okazji 10-lecia współpracy. © Fraunhofer IPMS / Participants of the ten-year collaboration celebration. © Fraunhofer IPMS

Leistungsfähiger, energiesparender, komplexer – producenci nowoczesnych mikroczipów nieustannie stają wobec nowych wyzwań, także w zakresie niezbędnych tam połączeń elektrycznych. Fraunhofer IPMS i BASF od dziesięciu lat wspólnie zajmują się tym problemem, umożliwiając dzięki połączeniu swojej infrastruktury i kompetencji ocenę chemikaliów, testów procesów i produktów w sposób zgodny z przemysłem, dla integracji układów scalonych.

Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS oraz koncern chemiczny BASF z dumą wspominają dziesięć lat owocnej współpracy. W ramach ich „BASF Plating-Labs” wspólnie pracują nad innowacyjnymi i dostosowanymi do potrzeb rozwiązaniami w dziedzinie produkcji półprzewodników i integracji układów scalonych. W ramach pilotażowych testów w Centrum Nanoelectronic Technologies (CNT) Fraunhofer IPMS opracowywane i wdrażane są strategie mające na celu zwiększenie efektywności i obniżenie kosztów materiałów i technologii w integracji półprzewodników. „Nasza współpraca odpowiada na rosnące wyzwania rynku i umożliwia rozwój nowych technologii w zakresie interkonektów i pakowania”, wyjaśnia dr Lothar Laupichler, starszy wiceprezes ds. materiałów elektronicznych w BASF.

Ocena procesów według standardów przemysłowych

Podczas produkcji i integracji mikroczipu zachodzi wiele procesów elektrochemicznych. Aby połączyć poszczególne układy i zbudować sieć ścieżek przewodzących wewnątrz układu, na waflu muszą być nanoszone różne warstwy metali lub stopów metali. W różnych etapach całej integracji i dla różnych przyszłych zastosowań chemikalia i procesy muszą być dostosowane do indywidualnych potrzeb klienta. W ramach współpracy z BASF w ostatnich latach oceniono nowe chemikalia do galwanicznego osadzania.

Jednocześnie przeprowadzano odpowiednie testy produktów i demonstracje dla klientów na poziomie wafli. BASF zainstalowało w tym celu nowoczesną linię procesową w czystym pomieszczeniu Fraunhofer IPMS, którą obsługują doświadczeni naukowcy i naukowczynie. Dzięki temu partnerzy korzystają z tej samej technologii urządzeń, co w przemyśle. Umożliwia to klientom znaczne obniżenie kosztów i czasu kwalifikacji, a także budowę bardziej efektywnych procesów. Innowacyjne rozwiązania mogą być więc opracowywane i oceniane bezpośrednio w warunkach produkcyjnych.

Bezpośrednie możliwości zastosowania u partnerów przemysłowych

W ciągu ostatnich dziesięciu lat partnerzy projektu odnotowali ponad 12 000 uruchomień procesów. „Opracowane pakiety chemikaliów i produkty mogą być natychmiast wykorzystywane w procesach przemysłowych naszych klientów”, mówi dr Benjamin Lilienthal-Uhlig, kierownik działu Next Generation Computing w Fraunhofer IPMS. Przykładowo, służą one do produkcji struktur przewodzących w miniaturowych układach dla technologii Dual Damascene. Ponadto produkty te mają znaczenie przy wytwarzaniu interpozerów, chipletów i pakietów 3D dla struktur rewiringowych (Pillar, RDL, TSV) lub tworzą warstwy metalowe podczas hybrydowego łączenia wafli (wafer-to-wafer).

W czerwcu 2014 roku instytut badawczy i koncern chemiczny założyły współpracę w ramach uruchomionej w CNT fabryki screeningowej. Fraunhofer IPMS udostępnił BASF infrastrukturę czystego pomieszczenia o rozmiarze 300 mm. Korzystają na tym także klienci i partnerzy, a także sieć Silicon Saxony. Umożliwia to zaangażowanie innych lokalnych instytucji, takich jak Dresdner Fraunhofer Institutsteil IZM-ASSID, czy bezpośrednie rozwijanie procesów specjalnie dla globalnych partnerów przemysłowych Fraunhofer IPMS (Bosch, Infineon, GlobalFoundries). Nowo powstałe Centrum Zaawansowanej CMOS i Heterointegracji Saxony (CEASAX) umożliwi w przyszłości jeszcze bliższą współpracę nad rozwiązaniami ukierunkowanymi na zastosowania, szczególnie w zakresie heterointegracji mikrosystemów.