微轉移印重新整理半導體制造工藝，使3D積體電路設計商業化成現實
低成本在不同基材上製造積體電路的微轉移印刷工藝投入大批次應用
根據與 X-Celeprint 的許可協議，X-FAB Silicon Foundries 現在可以使用一種製造技術，將多種半導體組合在單個 3D IC 上。
X-FAB Silicon Foundries 最近宣佈，它將成為業界第一家大批次使用微轉移印刷 （MTP） 的代工廠。
微轉移印刷 （MTP） 是一種半導體制造工藝，涉及將微型電子裝置整合到非初始基板上。這種晶圓廠工藝允許製造商冒險進入二維和三維產品的新領域。
在過去幾年中，專注於模擬/混合訊號和專業半導體解決方案的公司 X-FAB 投資於基於 MTP 的整合，以最佳化工作流程和潔淨室協議。現在，由於與 X-Celeprint 達成協議，X-FAB 將使用 MTP 進行批次生產。
X-Celeprint 許可 MTP 技術並擁有 300 項專利，以支援採用 MTP 的半導體制造商。藉助 MTP，X-FAB 將能夠支援 SOI、GaN、GaAs、InP 和 MEMS 的異構整合。
微轉移印刷如何工作？
MTP 流程如何運作？基於不同的工藝節點、晶圓尺寸和材料，MTP 堆疊和扇出薄晶片。然後，該技術將 10 微米“x 晶片”從供體晶片提升並轉移到 CMOS（或另一個表面）。這些 x 晶片的許多晶片可以並行粘附到彈性轉移印章上。
這是 16x16 晶片的轉移印章示例，每個晶片包含 12x3 x 晶片。該印章能夠同時將 9，216 個晶片從源晶圓轉移到目的地。圖片由 X-Celeprint 提供
管芯上 x 晶片之間的間距允許扇出，其中來自源晶圓的交錯管芯被轉移。MTP 的一個重要方面是由聚二甲基矽氧烷 （PDMS） 製成的彈性體印章，它是一種矽基有機聚合物，可為印刷過程提供強力粘合劑。郵票作為載體，將裝置陣列從一個基板轉移到幾乎任何目的地。
轉移完成後，新基板形成一個幾乎單片的 3D 堆疊 IC。眾所周知，與傳統 IC 製造相比，3D IC 可增強效能、提高電源效率並縮小佔用空間。MTP 還能夠縮短上市時間並節省製造成本。這種製造技術可用於分立元件、無源器件和不同工藝技術/節點的晶圓級整合。
X-Celeprint 為任何基板上的分立和無源元件提供一系列 MTP 列印工具和定製印章。
X-FAB MEMS 業務部副總裁 Volker Herbig 討論了透過 X-Celeprint 獲得 MTP 技術許可將如何對 X-FAB 的未來產生積極影響。他解釋說：“我們可以幫助希望在晶圓級實施完整多功能子系統的客戶，即使涉及高度複雜性。”無數其他的可能性都將被涵蓋。”
與外延生長和晶圓鍵合的對比
在半導體制造中還有其他常用的整合技術，其中一些最常見的是外延生長和晶片鍵合。
在半導體領域，外延生長是指在半導體襯底晶片上外延生長薄膜。這種技術是負擔得起的，因為大多數晶圓廠不必外包電路製造。它還允許基材組成的均勻性。晶圓廠技術人員可以控制生長引數並更好地瞭解生長本身。然而，外延生長確實有一些侷限性。所需的基材只能是微米級的。
使用化學氣相沉積，外延生長將單晶材料薄層轉移到單晶襯底上。這個過程提高了雙極器件的效能。
另一種常見的製造工藝，晶圓鍵合，是指一種技術，其中兩個鏡面拋光的晶圓，不分材料，透過多種鍵合方法（粘合劑鍵合、陽極鍵合、熔融鍵合、玻璃粉鍵合等）相互粘合。 ）。該過程在室溫下進行。用於製造 MEMS，晶圓鍵合需要特殊的協議，包括受控的能量流以及防止環境影響和散熱。
外延生長和晶圓鍵合的蝕刻和沉積工藝通常無法應對 2D 或 3D 級 IC 設計的挑戰。這些廣受歡迎的裝置具有柔韌性和可拉伸性，這是隻有轉移印刷才能實現的。
轉移印刷技術
微轉移印花並不是唯一一種轉移印花技術。一些轉移印刷技術利用一種膠水來調節影印和印刷的介面粘合強度。
膠帶轉移印刷
膠帶轉移印刷涉及表面化學，使用溶劑可剝離膠帶作為印章。由於膠帶和墨水之間的附著力非常強，製造商可以可靠地從供體基材上取回墨水。這樣做的問題是磁帶轉移會在墨水上留下殘留物，最終會降低裝置的效能。
轉移印刷背後的工作原理。
動力學控制印刷
另一種技術是動力學控制印刷。該過程使用粘彈性印章以高速從供體基材上取回墨水。然後它以低速將墨水轉移到接收基材上。動力學控制印刷已被用於製造柔性和可拉伸的無機電子產品。
儘管有這些優點，但這種技術成本很高，因為它需要額外的儀器來控制速度。此外，附著力不如其他方法強。儘管如此，許多工廠仍然認為動力學控制列印是最有前途的選擇，因為它用途廣泛且方便。
微轉移印刷
微轉移印刷 （MTP） 與這些其他常見的轉移印刷方法相比如何？MTP 是一種低成本技術，可以在室溫下進行，不需要溶劑。這減少了對溫度要求的潔淨室協議，並允許晶圓廠人員在幾乎任何型別的基板上列印——玻璃、陶瓷、塑膠和各種半導體。
MTP 的應用。
此外，源晶圓可以透過 MTP 工藝並且仍然可以重複使用。例如，源晶片可以重新用於太陽能電池，這減少了製造對環境的影響。
X-FAB 使用 MTP 進行 BEOL 處理
X-FAB 打算使用 X-Celeprint 的 MTP 技術作為其標準後端 （BEOL） 處理，這是 IC 製造的第二部分，其中電阻器、電晶體和電容器使用導線在晶圓上互連。據說由 MTP 生產的 3D IC 可用於光電和矽光子學、電源管理、RF 通訊、感測器和硬體安全應用。