Идет набор

    Проект: Исследование и разработка кремниевого интерпозера с TSV-отверстиями для применения в СВЧ микроэлектронике

    Аннотация проекта:
    На данный момент, основным способом гетерогенной интеграции СВЧ МИС является проволочное соединение. Основными недостатками таких соединений являются: трудности миниатюризации, увеличение потерь тепловыделения и рассогласование волнового сопротивления ввиду нарушения планарности конструкции, большой длины и широких допусков проволочного соединения. Одним из современных вариантов оптимизации межэлементных соединений являются TSV (through substrate via) соединения. Технология заключается в создании сквозного отверстия, заполненного металлом на утоненной пластине (интерпозере). Таким образом создается вертикальный интегральный проводящий слой, соединяющий рабочие плоскости пластины. В рамках проекта поставлено выполнение двух целей: разработка технологии формирования металлизации TSV-отверстий методом магнетронного напыления для улучшения параметров текущих продуктов организации-партнера, а также исследование модели кремниевого интерпозера с TSV соединениями с целью определения оптимальных геометрических параметров для минимизации потерь СВЧ сигнала в рамках задела на будущие проекты.
    Партнер проекта:

    ФГАОУ ВО ТУСУР

    ТУСУР – признанный лидер в сфере подготовки квалифицированных кадров для высокотехнологичных отраслей экономики, аэрокосмического и оборонного комплексов страны, внедряющий инновационные образовательные и исследовательские программы, прикладные разработки новой техники, аппаратуры и систем управления. Университет уверенно держит первенство в реализации программ инновационного развития. Выпускники ТУСУРа составляют кадровую основу многих предприятий как в России, так и за рубежом.

    Вакансии:
    ИсследовательТехнолог
    Классификация работы:
    НИР прикладная
    Направление исследований и разработок:
    Н4. Новые приборы и интеллектуальные производственные технологии

    Конечный продукт

    -

    Актуальность и востребованность

    На данный момент, основным способом гетерогенной интеграции СВЧ МИС является проволочное соединение. Основными недостатками таких соединений являются: трудности миниатюризации (контактные площадки занимают большую площадь), увеличение потерь тепловыделения и рассогласование волнового сопротивления ввиду нарушения планарности конструкции, большой длины и широких допусков проволочного соединения. Для решения подобных проблем, в последнее время конструкторские бюро разработчиков интегральных схем переходят на использование технологии вертикальной интеграции чипов по 2,5D (с использованием кремниевой промежуточной пластины, на которую наносятся пассивные элементы) и 3D структурам (прямая вертикальная интеграция нескольких чипов). Данные технологии приводят к интеграции соединений между элементами, сокращая длину соединений, что приводит к уменьшению потерь при прохождении сигнала и, соответственно, уменьшают тепловыделение элементов. Технологии вертикальной интеграции основаны на технологии TSV (through substrate via), которая заключается в создании сквозного отверстия, заполненного металлом (проводником), на утоненной пластине. Таким образом создается вертикальный интегральный проводящий слой, соединяющий рабочие плоскости пластины. К текущему моменту не имеется достаточно исследований преимущества TSV соединения для применения при производстве СВЧ МИС, что ограничивает область применения данной технологии в области. При создании вертикальных проводников важно помнить о проблемах теплового коэффициента линейного расширения (ТКЛР), а также проблемах экранирования сигнала, что особенно важно для СВЧ диапазонов. Таким образом, на этапе проектирования необходимо согласовывать геометрию, размеры и материалы соединений (планарных и вертикальных) кремниевого интерпозера с количеством, геометрией и размерами полых отверстий для решения проблем, связанных с термическим расширением материалов. Помимо этого, для корректной работы готового устройства необходимо согласование СВЧ МИС между собой, на что также влияют параметры вертикальных соединений. Изучение и решения вышеописанной проблемы имеет важное значение для развития СВЧ технологий в рамках повышения производительности и миниатюризации устройств, применяемых в сфере спутниковой связи и космических технологий.

    Предмет разработки/исследования

    Математические модели кремниевых интерпозеров с TSV-соединениями, а также технология формирования металлизации TSV-соединений.

    Способы и методы реализации проекта

    -

    Новизна предлагаемых в проекте решений

    -

    Задел по тематике проекта

    -

    Конкурентные преимущества создаваемого продукта

    -

    Календарный план

    1 этап:
    Литературный обзор по теме исследования
    Продолжительность:
    3 месяца
    Работы, выполняемые на этапе:
    Проведение литературного обзор, включающее: • Методы гетерогенной интеграции; • Технология TSV + описание процессов с нюансами под TSV; • Описание методов исследования;
    Результаты выполнения этапа:
    Оформленный отчет по результатам литературного обзора с предварительной оценкой подходящих для использования материалов
    2 этап:
    Математическое моделирование TSV-соединений в Comsol Multiphysics и ADS
    Продолжительность:
    6 месяцев
    Работы, выполняемые на этапе:
    Проведение математического моделирование в ПО Comsol Multiphysics и ADS для исследования зависимостей и оптимизации параметров TSV-соединений на кремниевом интерпозере. Проработка схемы исследования электрических параметров на тестовых чипах и подготовка соответствующей топологии.
    Результаты выполнения этапа:
    Подбор геометрических параметров и материалов для минимизации потерь в TSV-соединениях при согласовании СВЧ МИС (каких СВЧ МИС пока точно не знаем). Подготовленная топология для тестовых чипов-интерпозеров.
    3 этап:
    Проработка технологического маршрута
    Продолжительность:
    6 месяцев
    Работы, выполняемые на этапе:
    Выбор и последующая проработка деталей технологических операций производства кремниевых интерпозеров с TSV-соединениями
    Результаты выполнения этапа:
    Готовый технологический маршрут с детальным описанием технологических операций и обоснованием
    4 этап:
    Изготовление тестовой пластины и исследование электрических свойств соединения
    Продолжительность:
    6 месяцев
    Работы, выполняемые на этапе:
    Изготовление тестовой пластины, содержащую чипы-интерпозеры с TSV-соединениями по технологическому маршруту. Выявление трудностей и корректирование технологического маршрута по необходимости. Исследование электрических свойств тестовых чипов с последующими анализом и интерпретацией.
    Результаты выполнения этапа:
    Отредактированный технологический маршрут и готовая тестовая пластина, содержащая чипы-интерпозеры с TSV-соединениями. Отчет по проведенным исследованиям и выводы о преимуществах и недостатках чипов.

    Вакансии для обучающихся

    Идет набор

    Исследователь

    Исследователь Аналитический обзор современных методов гетероинтеграции, в частности – в области СВЧ диапазонов с использованием технологии TSV. Построение математических моделей TSV-соединений и исследование влияния геометрических параметров соединений на S-параметры. Написание статей по тематике исследования. Опыт работы с программами численного математического моделирования, в частности с Comsol и ADS. Знание основ области материаловедения и микроэлектроники. Приветствуется опыт написания научных статей в сфере материаловедения или микроэлектроники.

    Идет набор

    Технолог

    Обязательны базовые знания вакуумных и плазменных систем, а также основных методов исследования твердых тел (сканирующая электронная микроскопия, рентгенофазный анализ, атомно-силовая микроскопия и т.д.). Желательно наличие опыта работы по составлению технологических маршрутов.