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从硅片到硅球

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在现代,大概很少有人和硅片没有关系,凡是电视机、计算机、自动洗衣机、VCD机……等家用电器,其中都要用硅片,俗称芯片,它是制造集成电路不可缺少的材料。在一片只有指甲盖大小的硅片上可以排列上百万个甚至上千万个电子元件。但科学家们对此并不满足。他们希望能在更小的空间内排列更多的电子元件,以制造出更大规模的集成电路。怎样才能实现这个梦想呢?科学家自有他们的高招儿,这就是科学家们最近研制出的硅球。

美国的贝尔半导体股份有限公司,不久前研制出一种新式计算机信息处理系统。其中的集成电路不再分布在传统的硅片上,而是分布在1毫米直径的硅球上。过去之所以有微型芯片这个名称,是因为它们是在切成平面的硅晶片上蚀刻电路。在硅晶片上蚀刻电路是非常缓慢而昂贵的过程。现在贝尔半导体股份有限公司宣布,它正在向生产球形计算机信息处理系统迈进。

为什么要研制球形硅电路?道理很简单。因为1毫米直径的硅球的表面比1毫米直径的硅片的单面面积要大3.1416倍,因此可以蚀刻出更多的电子元件和电路。贝尔半导体股份有限公司现在已经用传统的平版印刷术在1毫米的硅球表面上蚀刻出二极管,现正在研究如何加速生产过程并改进生产工艺。为此又增加了5200万美元的经费,这笔费用可以建一条产值达1亿美元的生产线,是建一个传统的产值相当的芯片厂的费用的十分之一。

地处美国得克萨斯达拉斯附近的贝尔半导体股份有限公司的研究开发部副主任拉姆·拉马莫蒂说,之所以能生产如此便宜的信息处理器,是因为它的生产方法工艺简单,还省掉了昂贵的硅片清洗室。

而球形电路从生产硅球到装配电路所做的每件事是一个连续过程,它在几天内就能生产出电路,而不像生产硅芯片那样经常要花几个星期的时间。硅球将在一间洁净房间内的2毫米直径的密封石英管内加工,硅球可以沿石英管来回运动经历各种工艺步骤,而硅片则不能用这种技术生产。

生产硅球开始是用熔化的多晶硅颗粒沿一个长管滴下,冷却形成球形硅,然后用和生产硅芯片一样的方法生产集成电子元件。包括蚀刻、清洗和制出电路。不同的是电路被蚀刻在球面上而不是平面上。

目前,这家公司只在球形硅上蚀刻了各种类型的二极管,并可以生产1或2微米线宽而不是0.5微米线宽的元件。0.5微米线宽是芯片制造商正在攻克的目标。这些硅球在两极上有凸出的接触点,便于连接电路。

(《科技日报》 2000-07-31)

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