Multifunctional shuttle for processing small diameter and ultra-thin semicon-ductor wafers

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

In a first for Russia, a 100 mm diameter wafer was processed to create holes for TSV structures using automated equipment designed for 150mm diameter wafers without needing to reconfigure the installations. A shuttle wafer was developed for this purpose. The reliability of the silicon shuttle was determined through experimental studies of the mechanical strength of silicon. The thickness of the ultra-thin Si wafer that can be processed without damage in the shuttle wafer on installations with a vacuum table was calculated based on the data obtained.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

N. Djuzhev

National Research University of Electronic Technology

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: bubbledouble@mail.ru
Ресей, Moscow

E. Gusev

National Research University of Electronic Technology

Email: bubbledouble@mail.ru
Ресей, Moscow

M. Fomichev

National Research University of Electronic Technology

Email: bubbledouble@mail.ru
Ресей, Moscow

P. Ivanin

National Research University of Electronic Technology

Email: bubbledouble@mail.ru
Ресей, Moscow

I. Kushnarev

National Research University of Electronic Technology

Email: bubbledouble@mail.ru
Ресей, Moscow

V. Bespalov

National Research University of Electronic Technology

Email: bubbledouble@mail.ru
Ресей, Moscow

Әдебиет тізімі

  1. Panfeng J. et al. High quality and uniformity GaN grown on 150 mm Si substrate using in-situ NH3 pulse flow cleaning process // Superlattices Microstruct. 2017. V. 104. P. 112–117. https://doi.org/10.1016/j.spmi.2017.02.019
  2. Musolino M. et al. Paving the way toward the world’s first 200mm SiC pilot line // Mater. Sci. Semicond. Process. 2021. V. 135. P. 106088. https://doi.org/10.1016/j.mssp.2021.106088
  3. Peter O.H. The 300 mm silicon wafer - a cost and technology challenge // Microelectron. Eng. 2001. V. 56. № 1–2. P. 3–13. https://doi.org/10.1016/S0167-9317(00)00499-8
  4. Goldstein M., Watanabe M. 450 mm Silicon Wafers Challenges – Wafer Thickness Scaling // ECS Transactions. 2008. V. 16. № 6. P. 3–13. https://doi.org/10.1149/1.2980288
  5. Sotnik L., Hubar A. Impact of automation and cals technologies on human factor in production // The 5th International scientific and practical conference “Perspectives of contemporary science: theory and practice”. 2024. P. 243.
  6. D’Addona D. et al. Adaptive automation and human factors in manufacturing: An experimental assessment for a cognitive approach // CIRP Annals. 2018. V. 67. № 1. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2018.04.123
  7. Shiojima T. et al. Development of Self-releasing adhesive tape as a temporary bonding material for 3D integration // IEEE 70th Electronic Components and Technology Conference. 2020. P. 75–82. https://doi.org/10.1109/ECTC32862.2020.00025
  8. Sakamoto Y. et al. A Temporary Bonding De-Bonding Tape with High Thermal Resistance and Excellent TTV for 3DIC // International Conference on Electronics Packaging. 2023. P. 39–40. https://doi.org/10.23919/ICEP58572.2023.10129768
  9. Oh S., Zheng T., Bakir M.S. Electrical Characterization of Shielded TSVs With Airgap Isolation for RF/mmWave Applications // IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology. 2024. V. 14. № 2. P. 202–210. https://doi.org/10.1109/TCPMT.2024.3358102
  10. Handbook of wafer bonding / Ed. Ramm P., Lu J. Q., Visser Taklo M. Wiley-VCH Verlag & Co. KgaA, 2012. P. 329. https://doi.org/10.1002/9783527644223.ch15
  11. Lychev S. et al. Deformations of Single-Crystal Silicon Circular Plate: Theory and Experiment // Symmetry. 2024. V. 16. № 2. P. 137. https://doi.org/10.3390/sym160201374
  12. Dyuzhev N.A. et al. Study of the Effect of Radiation Exposure on Grain Size and Mechanical Properties of Thin-Film Aluminum // Mechanics of Solids. 2024. V. 59. P. 20–26. https://doi.org/10.1134/S0025654423601040
  13. Dyuzhev N.A. et al. Features of influence of grain orientation and size on mechanical properties of Al/Mo thin film membranes // Tech. Phys. Lett. 2024. V. 50, № 9. P. 10–15. https://doi.org/10.61011/PJTF.2024.09.57561.19833
  14. Kozlov V. et al. Study of the mechanical strength of thin silicon wafers in the dependance on their surface treatment during thinning // Tech. Phys. Lett. 2022. № 9. P. 26. https://doi.org/0.21883/TPL.2022.09.55077.19244
  15. Petersen K.E. Silicon as a mechanical material // Proceedings of the IEEE 1982. V. 70. № 5. P. 420–457. https://doi.org/10.1109/PROC.1982.12331
  16. Lychev S. et al. Deformations of Single-Crystal Silicon Circular Plate: Theory and Experiment // Symmetry. 2024. V. 16. № 2. P. 137. https://doi.org/10.3390/sym16020137
  17. Huda Z., Saufi M., Shaifulazuar. Mechanism of Grain Growth in an Aerospace Aluminum Alloy // J. Ind. Technol. 2006. V. 15. № 2. P. 127–136.
  18. Multifunctional wafer holder used in monolithic integrated circuit manufacturing: patent 224497 Russian Federation. № 2023122514 / Gusev E.E., Ivanin P.S., Fomichev M.Y., Zolnikov K.V.; state registration 28.03.24.
  19. Jourdain A., Schleicher A., Vos J. Extreme Wafer Thinning and nano-TSV processing for 3D Heterogeneous Integration // 70th Electronic Components and Technology Conference. 2020. P. 42. https://doi.org/10.1109/ECTC32862.2020.00020
  20. Murugesan M. et al. Nano Ni/Cu-TSVs with an Improved Reliability for 3D-IC Integration Application // 31st Annual SEMI Advanced Semiconductor Manufacturing Conference. 2020. P. 1. https://doi.org/10.1109/ASMC49169.2020.9185397
  21. Dinh Q., Kondo K., Hirato T. Reduction of TSV Pumping // International 3D Systems Integration Conference. 2019. P. 1. https://doi.org/10.1109/3DIC48104.2019.9058846
  22. Shen W.-W., Chen K.-N. Three-Dimensional Integrated Circuit (3D IC) Key Technology: Through-Silicon Via (TSV) // Nanoscale Research Letters. 2017. V. 12. № 56. https://doi.org/10.1186/s11671-017-1831-4
  23. Ko C.-T., Chen K.-N. Reliability of key technologies in 3D integration // Microelectron. Reliab. 2013. V. 53. № 1. P. 7. https://doi.org/10.1016/j.microrel.2012.08.011
  24. Dukovic J. et al. Through-Silicon-Via Technology for 3D Integration // IEEE International Memory Workshop. 2010. P. 1. https://doi.org/10.1109/IMW.2010.5488399
  25. Bauer J. et al. Spectroscopic reflectometry for characterization of Through Silicon Via profile of Bosch etching process // J. Vacuum Science & Technology B, 2019. V. 37. № 6. https://doi.org/10.1116/1.5120617
  26. Ham Y.-H., Kim D., Baek K.-H. Metal/Dielectric Liner Formation by a Simple Solution Process for through Silicon via Interconnection // Electrochem. Solid-State Lett. 2011. V. 15. № 5. https://doi.org/10.1149/2.esl113678
  27. Luo W. et al. Pretreatment to assure the copper filling in through-silicon vias // J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 2016. V. 27. № 7. P. 7460–7466. https://doi.org/10.1007/s10854-016-4723-y
  28. Zhang J. et al. The TSV process in the hybrid pixel detector for the High Energy Photon Source // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. 2020. V. 980. № 164425. https://doi.org/10.1016/j.nima.2020.164425
  29. Gambino J. et al. Through-silicon-via Process Control in Manufacturing for SiGe Power Amplifiers // Proc.- Electron. Compon. Technol. Conf. 2013. P. 221. https://doi.org/10.1109/ECTC.2013.6575575
  30. Yan Y. et al. Investigation of reliability and security of the 3D packaging structure // 21st International Conference on Electronic Packaging Technology. 2020. P. 1. https://doi.org/10.1109/ICEPT50128.2020.9202416
  31. Djuzhev N.A. et al. Technology for Manufacturing TSV Structures for the Creation of Silicon Interposers Using Temporary-Bonding Technology // Nanobiotechnology Reports. 2024. V. 19. № 2. P. 197–207. https://doi.org/10.1134/S2635167624600408

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Arrangement of equipment for studying the mechanical properties of thinned plates.

Жүктеу (262KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. Schematic representation of the area of ​​a thin silicon wafer placed in a shuttle with 3 mm diameter holes on a vacuum table.

Жүктеу (150KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. Shuttle for processing a plate with a diameter of 100 mm.

Жүктеу (135KB)
Метадеректер
5. Fig. 4. Schematic representation of the shuttle with the plate being processed, placed on a vacuum table with a large suction area.

Жүктеу (145KB)
Метадеректер
6. Fig. 5. Technological route for manufacturing a reusable shuttle plate.

Жүктеу (136KB)
Метадеректер
7. Fig. 6. Technological route of TSV formation using a ∅150 mm shuttle plate.

Жүктеу (144KB)
Метадеректер
8. Fig. 7. Shuttle plate with an ultra-thin working plate ∅100 mm, in which holes are formed.

Жүктеу (234KB)
Метадеректер
9. Fig. 8. Comparison of the sizes of the formed holes with world results, where the black circle shows the result obtained in this work, and the other figures show the results of other works [19–31]. Along the x-axis – H – depth, measured in µm, along the y-axis – D – diameter, measured in µm.

Жүктеу (227KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».