Ons werk

Duizend devices per persoon

In 2020 zijn 7 miljard mensen ieder omringd door een duizendtal draadloze devices, zo voorspelt het Wireless World Research Forum. De komende jaren moet dus een ongelooflijke hoeveelheid slimme, geminiaturiseerde elektronica in de markt worden gezet. Het stapelen van chips en die onderling verbinden met Through Silicon Vias (TSV's) bespaart veel ruimte. TNO bedenkt oplossingen die bijdragen aan goedkopere en beter geleidende TSV's.

Bij conventionele apparaten liggen de chips naast elkaar op een printed circuit board (PCB). Stapelen bespaart veel ruimte, terwijl tegelijk de prestaties verbeteren. Daarvoor zijn verticale verbindingen nodig, zogeheten TSV's. Die oplossing bestaat al langer dan vandaag, maar het is niet zo eenvoudig als het klinkt. Ten eerste moeten de doorgangen in het silicium worden geëtst. Meestal gebeurt dit door middel van Deep Reactive Ion Etching (DRIE). Dit proces, ontwikkeld door Bosch, is bijzonder tijdrovend en dus kostbaar. Denk aan een snelheid van micrometers per minuut – een factor 5 tot 10 te traag om het proces substantieel goedkoper te maken. Ten tweede resulteert de methode meestal niet in gladde zijwanden. Dat vormt een probleem in de volgende processtap, het afwerken van de doorverbindingen met functionele materialen, zoals de barrièrelaag, de isolatielaag en een geleidend materiaal.

Kostenbesparing

Als de wereld aan 3D-integratie wil doen, zullen die TSV's er toch moeten komen. Met het oog op verlaging van de productiekosten wordt een innovatieve lasertechnologie ontwikkeld die het mogelijk maakt om gaatjes te boren in het silicium. Deze werkwijze is geschikt voor doorgangen van 10 tot 50 micrometer, met een dichtheid van 50 tot 60 stuks per chip. De technologie werkt sneller dan DRIE en is goed voor een kostenbesparing van circa 80 procent. Modificatie van het bestaande DRIE-proces biedt mogelijkheden om nog efficiënter te werken. Zo ontwikkelt TNO een manier om de etssnelheid te verhogen door gebruik te maken van innovatieve microplasmabronnen. Om de kwaliteit te verhogen werkt TNO aan Atomic Layer Deposition (ALD), een bestaande methode waarbij atoomlaag voor atoomlaag een uniforme laag materiaal wordt opgebouwd van precies de gewenste dikte. Door ALD en het verbeterde DRIE-proces in één tool te combineren worden bovendien de kosten verder teruggebracht.

Toepasbaarheid

De efficiëntieslagen zijn te danken aan de brede en diepgaande proceskennis van TNO's deskundigen, van akoestische mechanica en stroomdynamiek tot plasmatechnologie en interactie van laserbundels met materialen. Maar bovenal is het te danken aan de breed aanwezige systeemkennis om applicatie en onderliggende technologieën bij elkaar te brengen. Ook de goede relaties met universiteiten, als leverancier van fundamentele kennis, en bedrijven zijn onmisbaar. Met Universiteit Twente en Advanced Laser Separation International N.V. (ALSI) zijn de krachten gebundeld om de lasertechnologie op de markt te brengen. Samen met Technische Universiteit Eindhoven en een aantal industriële partners worden stappen gezet om ook het nieuwe DRIE-proces te vervolmaken. Met de focus op toepasbaarheid helpt TNO fabrikanten van chipproductiemachines en chips aan betaalbare productietechnologieën, waarmee zij op hun beurt succesvol kunnen zakendoen.

Wij gebruiken anonieme cookies om het gebruik van onze site te verbeteren.