3D-Integrationstechnologien für IoT-Anwendungen

Kurzbeschreibung

© Fraunhofer EMFT
Chip Stapel auf Basiswafer

Der Trend zum Internet of Things (IoT) macht die heterogene 3D-Integration zu einer Schlüsseltechnologie, bringt aber auch Herausforderungen für die entsprechenden Prozesstechnologien, wie z.B. Wafer-Bonden, mit sich: Der immense Wettbewerbsdruck in IoT-Anwendungen verlangt nach immer kleineren, aber gleichzeitig leistungsfähigeren und robusten Systemen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, unterzeichnete die Fraunhofer EMFT im September 2016 eine Lizenzvereinbarung mit der XPERI Corp. und nahm mit ZiBond® und DBI® (Direct Bond Interconnect) zwei der modernsten 3D-Integrationstechnologien in ihr Leistungsportfolio mit auf.

Beide Prozesse können bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen von ca. 200 °C durchgeführt werden, was sich positiv auf Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Bauteile auswirkt. Bei der DBI®-Technologie werden die Bauteile nach einer speziellen Vorbehandlung der verwendeten Kupfer- und Oxidoberflächen sowohl mechanisch als auch elektrisch verbunden. Da somit der aufwändige Prozess des Durchkontaktierens von Chips entfällt, können die Systeme kostengünstiger gefertigt werden – eine Grundvoraussetzung für den Zugang zu Massenmärkten wie der Consumer-Elektronik. Ein weiterer Vorteil: Die „Pitches“ (Strukturbreite und Abstand) zwischen den Verbindungen betragen im günstigsten Fall nur noch 2 μm. Dies ermöglicht höchstintegrierte Systems-on-Chips mit enormer Leistungsfähigkeit. Von großem Interesse ist das für High-Performance-Anwendungen wie beispielsweise Prozessoren. Ein Trend in diesem Bereich sind so genannte Hybrid Memory Cubes – also Speicher und Prozessor in einem 3D-Stapel integriert.