Кремниевая пластина толщиной 725 микрометров достаточно прочная, чтобы пройти десятки технологических операций на фабрике. Но для ряда задач, например, для формирования сквозных межслойных переходов, нанесения металлизации на обратную сторону, сборки трёхмерных стопок кристаллов и т.п., пластину необходимо сошлифовать до 50–100 микрометров, а иногда и тоньше. На такой толщине кремний гнётся, как фольга, и любое неосторожное движение заканчивается трещиной.
Чтобы обрабатывать настолько тонкие пластины, их предварительно приклеивают к жёсткому носителю – стеклянной или кремниевой подложке. После завершения всех операций пластину отклеивают и очищают от остатков клея. Приклеивание называется бондинг, отклеивание – дебондинг. Два противоположных процесса, для которых нужны две отдельные установки.
До сих пор российские предприятия использовали для этих операций австрийское оборудование EV Group и немецкое SUSS MicroTec. Минпромторг заключил контракт с РФЯЦ-ВНИИЭФ (Саров, Росатом) на разработку отечественных аналогов. Сумма – 992,85 млн рублей, шифр ОКР – «Дантист», срок – до 30 октября 2029 года. Единственная поданная заявка, снижения цены не произошло.
Что конкретно разрабатывается
Две установки для полупроводниковых пластин трёх стандартных диаметров (100, 150 и 200 мм):
Первая выполняет временное соединение рабочей пластины с носителем через слой специального адгезива. Процесс требует точного контроля температуры, равномерного давления по всей площади и вакуумной среды для предотвращения воздушных пузырей на границе склейки. Пузырь диаметром в десятые доли миллиметра приводит к неравномерности толщины при последующей шлифовке и браку кристаллов в этой зоне.
Вторая разделяет пластины после завершения обработки и удаляет адгезив с поверхности кремния. Очистка должна быть полной: остатки клея размером в нанометры на контактных площадках кристалла нарушат электрическое соединение при дальнейшей сборке.
Где применяются эти операции
Временное соединение пластин необходимо в нескольких технологических направлениях, каждое из которых становится всё более востребованным.
Трёхмерная укладка кристаллов предполагает формирование сквозных переходов (TSV) на утонённых пластинах. Именно так устроена память HBM: стопка из 8–16 кристаллов DRAM, соединённых вертикальными медными столбиками, возможна только при утонении каждого кристалла до десятков микрометров.
Перераспределительные слои на обратной стороне пластины формируются в процессах передовой упаковки – fan-out wafer-level packaging, chip-last интеграция. Технология Intel PowerVia (подвод питания через обратную сторону кристалла) также требует обработки утонённых пластин.
Силовые компоненты из карбида кремния и нитрида галлия утоняют для снижения теплового сопротивления между активной зоной транзистора и теплоотводом. Чем тоньше подложка, тем эффективнее отвод тепла.
Почему саровский центр
РФЯЦ-ВНИИЭФ – крупнейший научно-исследовательский центр Росатома, основанный в 1946 году. Институт, где разрабатывались первые отечественные ядерные заряды, сегодня развивает компетенции в микроэлектронике – включая лазерно-физические исследования и прецизионные сборочные технологии. Работа с полупроводниковыми пластинами на уровне допусков в доли градуса и единицы микрометров – задача, родственная прецизионным сборкам, которыми саровский центр занимается семьдесят лет.
Техническое задание оговаривает: контроллеры установок должны работать на отечественных микропроцессорах, платы управления – на российских микроконтроллерах и ПЛИС, вакуумные системы и механизмы загрузки пластин – также российского производства. Программное обеспечение – собственной разработки. Оборудование для изготовления микросхем само строится на отечественных компонентах.
Миллиард рублей. Три года. Две установки. Замена австрийского EV Group и немецкого SUSS MicroTec. Очередной контракт Минпромторга, который получает предприятие Росатома, и очередная позиция в перечне полупроводникового оборудования, которая переходит из графы «полный импорт» в графу «разработка ведётся».
