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新技术进一步降低半导体成本并提高芯片良率

2022-03-17 17:25:37 南洋理工大学 阅读:
新技术进一步降低半导体成本并提高芯片良率
来自 NTU 和 KIMM 的研究小组报告说,他们的无化学印刷技术与金属辅助化学蚀刻相结合 - 一种用于增强表面对比度的方法使纳米结构可见-产生具有高度均匀和可扩展的纳米线(圆柱形纳米结构)的半导体晶片。与市场上当前的芯片相比,该半导体还表现出更好的性能。此外,制造方法也很快并且导致芯片良率高。

来自新加坡南洋理工大学和韩国机械与材料研究所 (KIMM)的科学家已经开发出一种技术来制造高度均匀和可扩展的半导体晶片,为更高的芯片产量和更具成本效益的半导体铺平道路。T8pednc

智能手机和计算机中常见的半导体芯片制造起来既困难又复杂,需要高度先进的机器和特殊的环境来制造。T8pednc

它们的制造通常在硅晶片上完成,然后切成用于设备的小芯片。然而,该过程并不完美,并非来自同一晶片的所有芯片都按要求工作或运行。这些有缺陷的芯片被丢弃,降低了半导体产量,同时增加了生产成本。T8pednc

以所需厚度生产均匀晶圆的能力是确保在同一晶圆上制造的每个芯片都能正常运行的最重要因素。T8pednc

基于纳米转移的印刷——一种使用聚合物模具通过压力或“冲压”将金属印刷到基材上的工艺——近年来因其简单、相对成本效益和高产量而成为一种有前途的技术。T8pednc

然而,该技术使用化学粘合剂层,这会导致负面影响,例如大规模打印时的表面缺陷和性能下降,以及对人体健康的危害。由于这些原因,该技术的大规模采用以及随之而来的芯片在设备中的应用受到了限制。T8pednc

新的无化学印刷技术带来高芯片良率

在他们发表在同行评审期刊ACS Nano上的研究中,来自 NTU 和 KIMM 的研究小组报告说,新开发的纳米转移印刷技术是通过将金 (Au) 纳米结构层在低温 (160°C) 下转移到硅 (Si) 基板上来形成具有纳米线的高度均匀的晶片,该晶片可以控制到在制造过程中所需的厚度。T8pednc

这种不含化学物质的印刷技术通过在加热下触发薄金属薄膜的直接化学吸附来发挥作用——这是一种化学反应,可在基材表面和被吸附的物质之间形成牢固的结合。T8pednc

这种工业兼容技术允许快速、均匀地以规模(从纳米到英寸)制造晶片。同时,制造的晶圆几乎没有缺陷,这意味着由于性能不佳而丢弃的芯片很少甚至没有。T8pednc

在实验室测试中,联合研究团队能够将 20 纳米厚的金膜转移到 6 英寸硅晶片上,从而实现 99% 以上的良率转移。这种可打印的晶圆尺寸仅限于实验室设置,NTU-KIMM 团队相信他们的技术可以轻松放大以用于 12 英寸晶圆——这是三星、英特尔等半导体芯片制造商当前生产线的主流晶圆尺寸和格罗方德。T8pednc

当采用该方法制造 6 英寸晶圆时,结果显示印刷层在蚀刻过程中保持完整且弯曲最小——这一过程通常会导致层分离——这证明了 NTU 和 KIMM 开发的技术具有出色的均匀性和稳定性。T8pednc

此外,当 100 个称为光电探测器的光传感器被制造到 6 英寸晶圆中时,实现了出色的性能均匀性,突显了该技术在商业大规模生产中的巨大潜力。T8pednc

参考链接:T8pednc

https://www.ntu.edu.sg/news/detail/new-technique-opens-door-to-cheaper-semiconductors-higher-chip-yieldT8pednc

责编:Demi
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