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新技術(shù)有望實現(xiàn)三維芯片制造產(chǎn)業(yè)化
2026年06月02日 17:00:44
來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：3621
近日，美國伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校研究團(tuán)隊開發(fā)了一種新的工藝，有望突破現(xiàn)階段三維芯片制造存在“壁壘”。
三維芯片是通過硅通孔(TSV)技術(shù)垂直堆疊多層晶片形成的新型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，具有高集成度、低功耗、高帶寬、面積小等特點。考慮到芯片微型化發(fā)展的情況，從單一平面像三維發(fā)展史現(xiàn)階段延續(xù)芯片性能提升趨勢的關(guān)鍵路徑，因此三維芯片被認(rèn)為是延續(xù)芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展摩爾定律的關(guān)鍵路徑。
然而，想到實現(xiàn)三維芯片的生產(chǎn)需要再已完成的下層電路上依次疊加制造新的硅器件層，但制造高質(zhì)量硅器件需要超過1000攝氏度的高溫，這個溫度足以熔化下層電路中已有的金屬互連線。也正因如此，業(yè)界給出了一個規(guī)定——在完成首層電路后，后續(xù)新增制造步驟的溫度不得超過400攝氏度的熱預(yù)算限制。也正因為這一受限于溫度的制造矛盾，現(xiàn)階段三維芯片制造存在“壁壘”。
不過，就在近日，這個“壁壘”被美國伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校研究團(tuán)隊攻破。
據(jù)悉，該團(tuán)隊開發(fā)了一種新的工藝。他們從施主晶圓上制備出厚度不足10納米的獨立單晶硅納米薄膜，隨后在不超過200攝氏度的條件下，將其通過卷對卷層壓工藝精確轉(zhuǎn)移并貼合到已制備好下層電路的接收基板上。從而在熱預(yù)算限制，實現(xiàn)了三維芯片制造。實驗結(jié)果顯示，這種富有柔韌性的超薄硅膜能夠與底層表面完美貼合避免界面缺陷。
不僅如此，團(tuán)隊還在晶體管設(shè)計做出調(diào)整，通過采用“無結(jié)”結(jié)構(gòu)，避開了傳統(tǒng)的高溫?fù)诫s步驟，更好的適應(yīng)低溫工藝。目前，該技術(shù)整在逐步邁向產(chǎn)業(yè)化，相關(guān)的成果也已經(jīng)發(fā)表于《自然》雜志，感興趣的讀者可以自行查閱學(xué)習(xí)。
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