3D芯片，走向何方？( 二 ) 在行业中

我们在实现背面供电网络方面取得了哪些进展？
“为了实现 BSPDN ，需要专用的晶圆减薄工艺（低至几个 100 纳米），并结合处理将背面与器件晶圆正面电连接的纳米硅通孔 (n-TSV) 的能力. n-TSV 既可以落在第一个正面金属上，也可以落在晶圆正面实施的埋入式电源轨 (BPR) 上。
Imec 在其 3D 集成程序的框架内开发这些流程。我们所谓的 n-TSV-last 方法涉及使用低温晶圆对晶圆键合技术将第一片晶圆（包括晶体管）的“有源”正面键合到第二个载体晶圆上。第一个晶圆的背面减薄，该工艺通过 n-TSV 图案化和钨填充以及背面金属化完成。
其中一个挑战与晶圆键合工艺有关，该工艺本质上会导致第一片晶圆的变形。这对图案化 n-TSV 所需的背面光刻步骤提出了挑战，尤其是达到与逻辑标准单元结构匹配所需的对准精度的能力。Imec 及其合作伙伴开发了替代方法，以实现更好的叠加精度和改进 BSPDN 。”
能否详细介绍一下imec的3D集成技术为行业带来的附加价值？
“如今，一些商业‘3D’产品使用 TSV 和 Sn 微凸块的组合来实现异质芯片到芯片或芯片到中介层堆叠。虽然研究显示了对 TSV 进行缩放的良好前景，但生产中最先进的 Sn 微凸点节距在大约 30μm 时已经饱和。问题在于互连间隙：管芯到管芯微凸块连接还没有赶上可以充分利用 TSV 的程度。
在 imec ，我们正在突破当今可能的界限。我们已经展示了一种基于 Sn 的微凸点互连方法（在凸点金属化下使用镶嵌）产生低至 7μm 的互连节距，并制定了将这一节距降低到 5μm 的路线图。
通过使用我们的 Cu/SiCN 芯片到晶圆混合键合方法，我们可以进一步减小互连间距（低至 3μm）。按照这种方法，芯片使用介电对介电键合方法堆叠，然后是金属对金属连接 - 不使用微凸块。最大的挑战与将芯片放置在晶圆上的纯度和精度有关。
使用我们的晶圆对晶圆键合解决方案可以获得最高的互连密度。这些发展是由逻辑存储器堆叠驱动的，需要远低于 1μm 的互连节距。今天，我们获得了 700 纳米间距，并希望将其降低到前所未有的 500 纳米。”

文章图片

文章图片
3D互连imec研发路线图
是什么让 imec 的 3D 系统集成计划在全球半导体行业中独一无二？
“Imec 为不同 3D 集成技术的行业提出了一个路线图，涵盖了 3D 互连密度的近 8 个数量级的范围。这些 3D 集成技术中的每一种都满足不同的需求，因此针对不同的终端应用，例如智能手机、DRAM 芯片或高性能计算系统。最佳选择是在层次驱动的 3D 互连密度和最终解决方案的成本之间进行权衡。
为了在系统级别获得尽可能多的好处，我们不断突破各种选项的界限。我们与我们的设备、计量和材料供应商紧密合作，并得到 EDA 软件开发商和针对不同终端应用的公司的支持。这种独特的合作伙伴生态系统使我们能够加速真正 3D SOC 的开发，并在系统级别获得最佳 PPAC 收益。”
【3D芯片，走向何方？】来源：半导体行业观察