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单片3D芯片

一种将晶体管堆叠在单个芯片内而不是封装内的方法。
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描述

单片3D集成电路正在被IBM、CEA-Leti、单片3D、高通和许多其他公司研究。

在先进的2.5D/3D叠模中,裸模是用裸模连接的硅通孔(tsv)。相比之下,单片3D集成涉及到将前沿晶体管堆叠,对齐和连接到彼此的顶部以形成单片3D芯片的过程。据称,使用标准通孔,单片3D ic在更小的特征尺寸下提供的连接数是堆叠2.5D/3D TSV技术的1万倍。

单片3D集成在几十年前就被设想出来了,但多年来,许多实体都尝试过,但都没有成功。在该技术中,对退火、沉积和外延拉伸存在限制性热预算。退火是最具挑战性的问题。

现在,业界开始解决一些挑战,使单片3D芯片成为7nm及以上节点的可能竞争者。今天,在实验室里,研究人员取得了一些进展,声称能够将两层前沿晶体管堆叠在一起。

有几种不同类型的单片3D集成制造流程。例如,在单片3D的一个流程中,芯片制造商将首先开发一个传统的CMOS晶圆,该晶圆将具有晶体管和铜互连。然后,芯片制造商将获得一个单独的晶圆或供体晶圆。

晶圆要经过氧化和植入过程。氢层在单晶硅中造成一层损伤。然后,将供体晶圆翻转,并使用氧化物键合工艺将其粘合在原始CMOS加工晶圆的顶部。根据该公司的说法,在这一点上,结构的顶部然后使用机械力或退火来切割或压痕。

然后,芯片制造商将在供体晶圆的顶部形成晶体管,供体晶圆排列并堆叠在底部晶体管的顶部。为了在顶部结构上形成晶体管,芯片制造商将使用蚀刻和沉积工具形成所谓的“凹槽晶体管”(RCATs)。然后,形成栅极堆栈,接着是互连。


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