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华为公布全新芯片制造技术专利!

  • 2023-12-1 10:08:34
  • 电子网
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业内消息,日前华为公布了和哈工大联合申请的全新芯片专利,本次新专利技术将可能颠覆传统芯片制造工艺,为未来电子产品的性能和功耗带来更革命性进展。

据悉,该专利由华为和哈尔滨工业大学联合申请并应用于芯片制造技术领域,是“一种基于硅和金刚石的三维集成芯片的混合键合方法”。新技术实现了以Cu/SiO2混合键合为基础的硅/金刚石三维异质集成,未来可能应用在自家麒麟芯片中。

简单来说,这项新专利的核心技术在于,突破了现有三维集成以硅为衬底的基础,利用金刚石作为连接材料,实现硅基半导体与金刚石之间的无缝融合。这种全新的键合方式不仅可以提高芯片的集成度,还能降低制造成本,进而大幅提升电子产品性能。

由于金刚石具有高导热性和高硬度的特点,同时也是宽禁带半导体,具备击穿场强高、载流子迁移率高、抗辐照等优点,因此,新技术还有助于缓解电子产品发热问题,既降低功耗,又延长寿命。

三维集成技术通过在垂直芯片方向上采用硅通孔(TSV)互连方式实现上下层之间的通信,能实现多芯片、异质芯片集成等多层堆叠的三维(3D)集成,具备功能化程度高、工艺兼容性好、成本较低等优势逐渐成为了半导体产业发展的主流方向。

然而,随着集成密度不断升高及特征尺寸不断缩小,电子芯片的热管理面临极大的挑战。芯片内部热积累难以向封装表层散热片传递,导致内部节温突升,严重威胁芯片性能、稳定性和使用寿命。

通过Cu/SiO混合键合技术将硅基与金刚石基衬底材料进行三维集成能够融合硅基半导体器件成熟的工艺及产线、生产效率高、成本较低的优势及金刚石极高的发展潜力,为三维集成的硅基器件提供散热通道以提高器件的可靠性。

但是现有的Cu/SiO混合键合技术多以硅为衬底进行集成,其集成工艺不完全适用于金刚石,而本发明就针对性的解决了现有的Cu/SiO混合键合样品的制备不适用于金刚石晶片表面Cu/SiO混合键合样品的制备;现有Cu/SiO混合键合工艺对于具备粗糙表面的硅/金刚石三维集成适用性较差;高温键合工艺容易增大芯片间热失配,致使热应力增加,从而影响键合强度,不适用于硅/金刚石的三维异质集成等问题中的至少一种。

专利摘要显示,该方法包括:制备硅基Cu/SiO2混合键合样品和金刚石基Cu/SiO2混合键合样品后进行等离子体活化处理;将经等离子体活化处理后Cu/SiO2混合键合样品浸泡于有机酸溶液中,清洗后吹干;在吹干后的硅基和/或金刚石基Cu/SiO2混合键合样品的待键合表面上滴加氢氟酸溶液,将硅基和金刚石基Cu/SiO2混合键合样品对准贴合进行预键合,得到预键合芯片;将预键合芯片进行热压键合,退火处理,得到混合键合样品对。

该发明实现了以Cu/SiO2混合键合为基础的硅/金刚石三维异质集成。同时,华为本次发布的新型三维集成芯片采用了独特的纳米加工技术,使得芯片内部的电路布局更加紧凑,还通过先进的封装技术实现了芯片与外围电路的高效互联,进一步提升整体性能。

业内分析人士表示,这种基于硅和金刚石的三维集成芯片的混合键合方法是国内芯片制造领域的一个突破,同时也为技术封锁下的国产芯片产业打了一剂强心针!一个是中国的顶级科研公司,一个是中国的顶级科研学府,华为和哈尔滨工业大学的强强联合未来将会有更多技术突破,为国产芯片的创新和发展提供强劲动力。

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