NTU Singapore와 KIM Korea의 과학자들

과학자들 난양 기술 대학교, 싱가포르(NTU 싱가포르) 그리고 한국기계연구원(KIMM) 그들은 매우 균일하고 확장 가능한 반도체 웨이퍼를 만드는 기술을 개발하여 웨이퍼의 더 높은 처리량과 더 비용 효율적인 반도체를 위한 길을 열었습니다.

스마트폰과 컴퓨터에서 흔히 볼 수 있는 반도체 칩은 제조가 어렵고 복잡하며, 제조를 위해서는 고도로 정교한 기계와 특수한 환경이 필요합니다.

일반적으로 실리콘 웨이퍼로 만든 다음 장치에 사용되는 작은 칩으로 자릅니다. 그러나 프로세스가 불완전하며 동일한 칩의 모든 칩이 의도한 대로 작동하거나 작동하지 않습니다. 이러한 결함이 있는 칩이 제거되어 반도체의 처리량이 감소하는 동시에 생산 비용이 증가합니다.

원하는 두께의 균일한 칩을 생산하는 능력은 동일한 칩에서 제조된 모든 칩이 올바르게 작동하도록 하는 가장 중요한 단일 요소입니다.

폴리머 템플릿을 사용하여 압력 또는 “스탬핑”을 통해 기판에 금속을 인쇄하는 프로세스인 나노전사 기반 인쇄는 단순성, 상대적 비용 효율성 및 높은 처리량으로 인해 최근 몇 년 동안 유망한 기술로 주목을 받았습니다.

그러나 이 기술은 화학접착층을 사용하기 때문에 대규모 인쇄 시 표면결함 및 성능저하 등의 부작용은 물론 인체의 건강에 위협이 된다. 이러한 이유로 기술의 전반적인 채택과 장치에 칩의 적용이 제한되었습니다.

피어 리뷰 저널에 발표된 그들의 연구에서 에이에스나노NTU와 KIMM의 연구팀은 다음과 같이 보고했습니다. 무화학 인쇄 기술, 금속 보조 화학 에칭(나노구조를 가시적으로 만들기 위해 표면의 대비를 향상시키는 데 사용되는 방법)과 결합하면 매우 균일하고 확장 가능한 나노와이어 반도체 웨이퍼(원통 모양의 나노구조)가 생성됩니다. 반도체는 또한 현재 시장에 나와 있는 칩과 비교할 때 더 나은 성능을 보였다. 또한, 제조 방법도 빠르고 칩의 높은 수율로 이어집니다.

이 연구는 다음을 지원하는 획기적인 연구의 예입니다. NTU 2025 전략 계획인류의 주요 도전 과제를 해결하고 연구 발견을 환경과 인간 건강에 미치는 영향을 줄이는 혁신으로 가속화하는 것을 추구합니다.

새로운 무화학 인쇄 기술로 칩 수율 향상

새로 개발된 나노 프린팅 기술 이것은 NTU와 KIMM에 의해 저온(160°C)에서 실리콘(Si) 기판에 금(Au) 나노구조 층을 전달하여 제조하는 동안 원하는 두께의 나노와이어를 제어할 수 있는 매우 균일한 웨이퍼를 형성함으로써 개발되었습니다.

무화학 인쇄 기술은 기판 표면과 흡착되는 재료 사이에 강한 결합을 생성하는 화학 반응인 열 하에서 얇은 금속 필름의 직접적인 화학 흡수를 촉매하여 작동합니다.

이 산업 호환 기술은 나노미터에서 인치까지 광범위한 범위에서 빠르고 균일한 웨이퍼 제조를 가능하게 합니다. 동시에 제조된 칩은 거의 흠잡을 데가 없습니다. 즉, 성능 저하로 인해 칩이 거의 또는 전혀 폐기되지 않습니다.

실험실 테스트에서 공동 연구팀은 20나노미터 두께의 Au 필름에서 6인치 Si 웨이퍼로 99% 이상의 수율 전달을 달성할 수 있었습니다. 인쇄 가능한 칩 크기는 실험실 설정으로 제한되었으며 NTU-KIMM 팀은 삼성과 같은 반도체 칩 제조업체의 현재 제품 라인에서 널리 사용되는 칩 크기인 12인치 칩에서 사용하기 위해 그들의 기술을 쉽게 확장할 수 있다고 믿었습니다. , 인텔 및 GlobalFoundries.

6인치 웨이퍼를 제조하기 위해 이 방법을 채택했을 때, 결과는 일반적으로 층 분리로 이어지는 공정인 에칭 중 최소한의 굽힘으로 인쇄된 층이 손상되지 않은 상태로 남아 있음을 보여주었으며 NTU가 개발한 기술의 탁월한 균일성과 안정성을 입증했습니다. 김.

또한 광센서로 알려진 100개의 광센서를 6인치 웨이퍼로 제작할 때 성능의 우수한 균일성을 달성하여 이 기술을 상업적 양산에 사용할 수 있는 가능성이 뛰어남을 확인했습니다.

반도체 웨이퍼 원가절감의 문을 여는 기술

연구원, NTU 전기전자공학부 김문호 부교수 그는 팀 기술의 표준화, 확장성 및 안정성이 현재 나노프린팅 방법에서 발견되는 주요 병목 현상을 극복한다고 말했습니다.

김 교수는 NTU와 KIMM에서 반도체 칩을 보다 비용 효율적으로 제조하는 방법을 개발한 연구팀의 돌파구가 빛 기반 전자 장치 및 장치의 주요 발전으로 이어질 수 있다고 덧붙였다.

“NTU와 KIMM의 연구팀이 개척한 기술은 균일성이 우수한 칩을 만드는 데 효과적임이 입증되어 반도체 칩의 불량을 줄이는 것으로 해석됩니다. 글로벌 칩 공급의 현실은 많은 외부 요인에 노출되고, 코로나19 팬데믹으로 인한 공급망 차질과 같은 자재 부족 및 예상치 못한 사건을 포함합니다.따라서 우리가 새로 개발한 방법은 칩 생산량을 늘려 향후 글로벌 칩 공급에 대한 스트레스를 완화할 가능성이 있습니다.게다가 칩 제조업체도 즐길 수 있습니다. 더 높은 수율로 더 큰 비용 효율성.

작업의 중요성 강조, 공동 저자 정준호 박사, KIMM 나노기술제조시스템연구본부 책임연구원그는 “NTU-KIMM 연구팀이 개발한 기술은 차세대 고성능 나노셀 양산에 적용할 수 있는 고도로 균일하고 확장 가능한 반도체 나노구조체를 저비용으로 양산할 수 있는 신개념의 양산기술이다. -세대 이차 전지 및 기타.”

KIMM의 연구 기획 및 조정 이사이기도 한 정 박사는 NTU와 KIMM 간의 협력이 특허의 공동 출원으로 이어진 성공적인 국제 파트너십의 예라고 덧붙였습니다.

연구팀은 그들이 개발한 기술에 대해 한국과 싱가포르에 특허를 출원했다.

팀은 NTU의 N2FC(Nanyang NanoFabrication Center)에서 구현된 신기술을 설계, 제조 및 테스트하는 데 3년을 보냈습니다.

연구팀은 다음 단계로 산업 파트너와 함께 기술을 확장해 향후 몇 년 안에 상용화하는 것을 목표로 하고 있다.

***