Представители компании GlobalFoundries, одного из самых известных производителей электронных полупроводниковых чипов мирового уровня, объявили, что специалистам компании удалось успешно создать первые кремниевые подложки, рассчитанные на 20-нм технологический процесс, с интегрированными переходными токопроводящими отверстиями (Through-Silicon Vias, TSV), которые являются ключевыми элементами при создании многослойных трехмерных полупроводниковых чипов.

Эти подложки были изготовлены на наиболее высокотехнологичном опытном участке фабрики Fab 8 компании GlobalFoundries , располагающейся в городе Саратога, по передовому технологическому процессу 20nm-LPM, который впоследствии будет использоваться для изготовления трехмерных чипов нового поколения, обладающих высочайшей производительностью, низким потреблением энергии и низким количеством выделяемого тепла.

Переходные отверстия TSV – это вертикальные переходные отверстия, сделанные в кремниевой подложке, которые заполнены токопроводящим материалом.

Эти отверстия позволят реализовать передачу энергии и электрических сигналов между вертикально расположенными относительно друг друга слоями интегральных схем. Организация чипов в виде трехмерных структур все чаще и чаще рассматривается как перспективная альтернатива традиционным технологическим решениям, в которых транзисторы электронных схем чипов располагаются на одной плоской поверхности единственной подложки.

Однако, изготовление переходных отверстий TSV было ранее сопряжено с многими технологическими трудностями, поэтому пока еще технологии производства трехмерных чипов так и не вышли за рамки опытных производств и образцов.

В разработанной специалистами компании GlobalFoundries технологии изготовление отверстий TSV в кремнии подложки производится в середине технологического цикла. Отверстия изготавливаются после проведения операций, соответствующих первому этапу цикла, Front End of the Line (FEOL), и перед началом выполнения заключительных операций этапа Back End of the Line (BEOL).

Такой подход позволил избежать воздействия высоких температур, что, в свою очередь, сделало возможным использование меди в качестве материала для заполнения отверстий TSV.

Для решения отдельных проблем, связанных с переходом от 28-нм к 20-нм технологическому процессу, специалисты компании Globalfoundries разработали собственную систему защиты контактов, которая позволила минимизировать локальные разрушения кремниевой подложки в месте создания переходного отверстия по технологии 20nm-LPM.

«Исследователи из различных организаций уже в течение лет работают в направлении создания трехмерных чипов, но наше достижение является знаком того, что все обещания исследователей вскоре станут действительностью» – рассказал Дэвид Маккэнн (David McCann), вице-президент компании GlobalFoundries, – «Нашими следующими шагами станут шаги по модернизации некоторых участков фабрики Fab 8, по завершении испытаний которых мы начнем производство и отгрузку нашим клиентам готовых подложек с сделанными в них переходными отверстиями TSV, что позволит им наладить производство собственных трехмерных чипов в ближайшем будущем».