ЭЛЕКТРОННЫЕ МОДУЛИ
С 3D ИНТЕГРАЦИЕЙ
•Компоненты и технологии, 2010, №12, 2011, №1
Д.т.н., профессор Ланин В.Л. |
Кафедра Электронной |
|
техники и технологии |
Технологии информационного общества
•В индустриально развитых странах ХХI века развитие общества основано на знаниях (Knowledge Based Society). Все возрастающую роль будут играть информационные технологии, которые включают в себя многоцелевые средства вычислительной техники, вещание, коммуникационную инфраструктуру, программное обеспечение и отрасли, создающие элементную базу- электронику, микроэлектронику, оптоэлектронику и новые научно - технические направления - наноэлектронику и микро-электро-опто-механические системы (МЭОМС).
•Революция в ТИО базируется на экспоненциальном росте технологического прогресса. Так:
•-интернет трафик удваивается каждые 6 месяцев;
•-ёмкость беспроводной связи – каждые 9 месяцев;
•-ёмкость оптической связи – каждые 12 месяцев;
•-ёмкость магнитных носителей информации – каждые 15 месяцев.
Прогресс в микроэлектронике
•“Сердцем” ТИО является микроэлектроника (МЭ), Прогресс в ТИО был бы невозможен без успехов в развитии МЭ, которая последние 40 лет отличалась высокими темпами развития, обусловленными способностью экспоненциально сокращать минимальный размер компонентов ИС.
•Это развитие осуществляется согласно закону Мура, которому в 2005 г. исполнилось 40 лет. Согласно закона Мура число компонентов на кремниевом кристалле (чипе) удваивается каждые 18 месяцев.
Рост степени интеграции компонентов
• На рубеже XXI века скорость роста интеграции электронных систем превышает скорость роста плотности транзисторов по закону Мура. Такая тенденция получила название “больше, чем закон Мура”. Интеграция систем происходит в виде многокристальных модулей (MCM), систем в корпусе (SiP) и систем на корпусе (SoP).
Классификация 3D интегрированных структур
•SiP- система в корпусе представляет многокристальные модули, расположенные друг над другом и организацией межсоединений проволочными выводами.
•SoP – система на корпусе представляет многоэтажные корпуса с организацией межсоединений с помощью шариковых выводов (бампов).
•TSV- through silicon vias – многокристальные модули с межсоединениями в виде переходных отверстий в материале кристалла.
Перспектива развития 3D интеграции
Концепция создания 3-х мерного МОП-
транзистора
Концепция прибора
3-мерные приборы
Подзатворный диэлектрик Приборы с двойным Производные Нитрида Si и материзатвором
алы с высоким К Вертикальный транзистор Материалы со сверхвысоким К Введение Бора Метрология
Материал затвора
Обеднение затвора Металлический затвор Материалы, совместимые с Si
КНД, SiGe)
Исток |
Обедненная зона |
Сток |
|
Исток/Сток |
|
Межсоединения |
Сверхмелкий переход |
|
Низкое |
|
последовательное |
|
Импульсный отжиг |
|
|
|
сопротивление |
|
Возвышенный Исток/Сток |
|
|
|
Низкие радиационные |
|
|
|
|
|
Активный канал |
повреждения |
|
Кластерная концепция |
|
|
Микрозагрузка |
|
|
осуществления процесса |
|
|
Контроль эффективной длины канала |
|
|
Контроль термического |
|
|
Флуктуации легирования |
|
|
цикла |
|
|
Ореол карманного импланта SiGe? |
|
|
|
•Необходимо разработать всю технологическую цепочку производства таких МОП транзисторов, которая бы реализовала размеры, задаваемые нанолитографией.
•Она содержит сотни технологических операций, для каждой из которых требуется решать фундаментальные физические, химические, материаловедческие и другие проблемы, в том числе и многоуровневую систему межсоединений этих
транзисторов в 3-D размере.
Трехмерная (3D) интеграция
3D интеграция: пластина на пластину
•Технология 3D – интеграция – это когда пластины совмещаются, свариваются друг с другом либо непосредственно сторонами с топологией, либо лицевая сторона одной пластины приваривается к обратной стороне другой пластины. Затем сваренные пластины утоняются перед следующим процессом сварки или перед процессом резки.
•Две пластины диаметром до 300 мм предварительно совмещаются в установке совмещения EVG 620, а затем механически зажимаются и переносятся в установку сварки. Сварка происходит в среде высокого вакуума при высокой температуре или высоком давлении до 60 кН (плавлением, термокомпрессией, стеклоприпой и др.) в установке EVG 500.
