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マイクロエレクトロニクス向け集積回路の大幅な縮小

エレクトロニクス

ダレンクイック

2010年7月16日

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機械科学と工学の教授であるMin-Feng Yu氏は、金属相互接続を製造するための新しいアプローチを開発しました(Image:L. Brian Stauffer)

エレクトロニクスの小型化は、チップと回路基板との間の接続の配線が大きな障害となることを見出した。 そのような接続は、伝統的に、チップ上の指定されたボンディングパッドに接続する予め製造された金属ワイヤから作られる。 しかしながら、多くの超小型電子デバイスは、必要とされる50×50ミクロンの正方形のボンディングサイトよりもずっと小さく、非常に小規模の集積機能を禁止している。 イリノイ大学のエンジニアは、集積回路をさらに縮小し、マイクロエレクトロニクスを拡大することができる金属相互接続を製造するための新規な直接描画方法を開発しました。

"統合機能には多くのワイヤ接続が必要です。 イリノイ州の機械科学と工学の教授であるMin-Feng Yu氏は、次のように述べています。 "ワイヤーボンドの微細構造を可能にする既存の費用対効果の高いテクノロジーは存在しないので、これらのワイヤーを取り除き、その代わりに接続ポイント間で直接オンサイトで生産しないのはなぜですか?

そしてYuの大学院生Jie Huは、従来のワイヤよりも直径がはるかに小さく、ボンディング面積が2桁小さい、純粋な金属ワイヤを直接作成する技術を開発しました。 サイエンスの 7月16日号に掲載された論文では、1本の標準的なボンディングサイトに20本もの新しいワイヤがボンディングされていることが示されています。

"この技術は、ワイヤボンディング技術に必要なものよりもはるかに小さくすることができることを意味します"とYuは言いました。 この面積の減少は、製造業者が半導体材料のウェーハ当たりより多くのチップを生産することを可能にする。 また、マイクロエレクトロニクスにおいてより複雑な統合機能を可能にすることができる。

両者は、銅線と白金線の技術を実証し、他の金属でこの技術を探求する予定です。

3D空間にワイヤを書く

Yuは、彼らの技術を万年筆で書くことに似ています。 「人々の考え方は、表面に線を描くことですが、私たちがやっているのは3次元空間に書き込むことです」と彼は言いました。

このデュオは、銅電解液で微量の液体を分注する装置であるマイクロピペットを搭載していました。 ピペットが表面に密着すると、ピペットチップとボンディングパッドとの間に液体ブリッジが形成される。 研究者は、溶液中の銅を固体金属として析出させる電流を印加する。 先端が隙間を移動するにつれて、ペンのインクのようなピペットの溶液から銅が析出してワイヤーが形成され続けます。 YuとHuの課題は、ピペットチップを動かしてノズルと成長しているワイヤの間の液体ブリッジを維持する正しい速度を計算することでした。

"それは液体だから、簡単に形作ることができる"とYuは言った。 「一定の範囲内で速度を維持する限り、常に均一で高品質のワイヤを生産することができます」

また、チップとチップ間のボンディングのためにワイヤを横方向に「書き込む」方法を理解しなければなりませんでした。 典型的なマイクロピペットノズルは端部が平坦であるが、傾斜が大きすぎると液体接触が壊れる。 イリノイのデュオは、横に90度の切れ目を持つノッチ付きノズルが横方向の動きを許していることを発見しました。これはチップが積み重ねられていたりティアされていても、

このプロセスは自動化されているため、より効率的な製造のためにワイヤボンドをバルクで生産するマイクロピペットのアレイを開発したいと考えています。

「利点は、これを並行して行うことができることです」と彼は言いました。 "1つのノズルの代わりに、10、20、または100が同時に働いているとします。 1つのステップでは、数十、数百の債券を作ることができ、それはコストを節約します。

ワイヤボンドに加えて、この技術は、様々な用途に無数の金属微細構造を生成する可能性がある。

「3Dで金属構造を作る能力は、他の多くの機会を開くことができます」とYuは言いました。 "それは、電気的なもの以外に多くの望ましい特性を持っています。 あなたは、金属のさまざまな特性を利用する構造を想像することができます。

機械科学と工学の教授であるMin-Feng Yu氏は、金属相互接続を製造するための新しいアプローチを開発しました(Image:L. Brian Stauffer)

マイクロピペットノズルを使用することで、研究者は、直接書き込み技術(Image:L. Brian Stauffer)を使用して集積チップを接続するために、

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