一體化制造10nm制程芯片的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種類(lèi)似3d打印的方式生產(chǎn)10nm制程芯片，工藝流程是將各種原材料制備成1納米或10納米的納米顆粒,再通過(guò)篩選設(shè)備篩選出達(dá)標(biāo)的納米顆粒,送入整理通道，經(jīng)過(guò)整理通道多次整形后輸入到陣列工作臺(tái),陣列工作臺(tái)的裝置將納米顆粒按芯片設(shè)計(jì)圖的要求，陣列出一層，或者多層晶體管薄層,最后將各片薄層疊加鍵合，封裝成芯片成品。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一體化制造1nm制程芯片的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明實(shí)例涉及一種一體化制造1nm制程芯片的方法，屬于半導(dǎo)體制造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]自摩爾定律誕生以來(lái)半導(dǎo)體工藝每?jī)赡昃蜁?huì)進(jìn)入一次更新?lián)Q代，目前主流工藝已進(jìn)入14nm制程，英特爾及臺(tái)灣臺(tái)積電已經(jīng)開(kāi)始在1nm工藝等下一代制程技術(shù)上展開(kāi)了激烈競(jìng)爭(zhēng)，可以預(yù)見(jiàn)1nm工藝是未來(lái)幾年芯片產(chǎn)業(yè)的一個(gè)制高點(diǎn)。
[0003]硅基半導(dǎo)體進(jìn)入1nm制程級(jí)別后已逼近物理極限，當(dāng)電路的尺寸接近電子波長(zhǎng)時(shí)，電子就通過(guò)隧道效應(yīng)而溢出器件，使器件無(wú)法正常工作，經(jīng)典電路的極限尺寸大概在0.25微米。
[0004]現(xiàn)有芯片制造工藝流程長(zhǎng)，要經(jīng)過(guò)影印、光刻、蝕刻、氣相沉積等復(fù)雜工藝，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)比較難，同時(shí)各種高端設(shè)備均被某些大公司壟斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上訴技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明將各種原材料制備成1~10納米的納米顆粒，通過(guò)篩選設(shè)備篩選達(dá)標(biāo)的納米顆粒后，送入整理通道，經(jīng)過(guò)整理通道多次整形，再輸入到陣列工作臺(tái)，陣列工作臺(tái)的裝置將納米顆粒按芯片設(shè)計(jì)圖的要求，陣列出一層至多層晶體管薄層，最后將各種薄層疊加鍵合，封裝成芯片成品。
[0006]—種一體化制造1nm制程芯片的方法具體實(shí)施步驟:
實(shí)施步驟1:按芯片設(shè)計(jì)要求，將各種原料制成I至10納米的納米顆粒。
[0007]實(shí)施步驟2:將各種型號(hào)的納米顆粒輸入篩選設(shè)備，篩選設(shè)備將不同型號(hào)的納米顆粒分離，并送入整理通道。
[0008]實(shí)施步驟3:在整理通道內(nèi)，通過(guò)對(duì)納米顆粒光測(cè)，識(shí)別納米顆粒晶向，并將納米顆粒旋轉(zhuǎn)成晶向一致時(shí)，送入陣列工作臺(tái)。
[0009]實(shí)施步驟4:納米顆粒到達(dá)陣列工作臺(tái)，由陣列工作臺(tái)的機(jī)械臂和陣列模具對(duì)納米顆粒進(jìn)行操作，完成芯片設(shè)計(jì)圖的陣列要求，即芯片薄層。
[0010]實(shí)施步驟5:陣列工作臺(tái)增壓升溫，將納米顆粒鍵合成一個(gè)整體，形成緊密的芯片薄層。
[0011]實(shí)施步驟6:移入探針，通電檢測(cè)每一個(gè)晶體管及通電線(xiàn)路，合格產(chǎn)品送入下一流程。
[0012]實(shí)施步驟7:將兩片以上薄層直接堆疊鍵合，并鏈接通電線(xiàn)路，在通過(guò)通電檢測(cè)后，合格的產(chǎn)品成為一顆完整的裸芯片。
[0013]本發(fā)明有益效果是:拋去了傳統(tǒng)工藝的光刻、刻蝕等技術(shù)，工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化及無(wú)人化操作，有利于提尚生廣效率，提尚廣品廣量和降低生廣成本。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為了本發(fā)明的目的，技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合一體化制造1nm制程芯片技術(shù)制造一種區(qū)進(jìn)制芯片的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
區(qū)進(jìn)制芯片設(shè)計(jì)階段；
實(shí)施步驟:是在電腦專(zhuān)用軟件上設(shè)計(jì)一種區(qū)進(jìn)制芯片，區(qū)進(jìn)制芯片由兩片薄層組成，其中電路薄層的原料是30~60納米的導(dǎo)電金屬納米顆粒和絕緣體納米顆粒，鍵合溫度設(shè)200-600度，鍵合時(shí)間1~10分鐘；其中10納米大小的純硅納米顆粒及η型硅納米顆粒和ρ型硅納米顆粒鍵合成晶體管薄層，鍵合溫度設(shè)600~1100度，鍵合時(shí)間1~12分鐘。
[0015]區(qū)進(jìn)制芯片納米顆粒準(zhǔn)備階段；
實(shí)施步驟1:將金屬顆粒放入納米研磨機(jī)，制成30~60納米的電路薄層用納米顆粒。
[0016]實(shí)施步驟2:用氣相沉積法制造出晶體管薄層的10納米大小純硅納米顆粒及η型娃納米顆粒和P型娃納米顆粒。
[0017]區(qū)進(jìn)制芯片一體化上機(jī)制造階段；
實(shí)施步驟1:將各種型號(hào)的硅納米顆粒輸入聲波篩選設(shè)備，篩選設(shè)備將不同型號(hào)的納米顆粒分離歸類(lèi)，并送入整理通道。
[0018]實(shí)施步驟2:整理通道內(nèi)通過(guò)納米顆粒光測(cè)設(shè)備，識(shí)別納米顆粒晶向，不達(dá)標(biāo)的送入回收通道，達(dá)到要求的將其旋轉(zhuǎn)晶向，整理成所有納米顆粒晶面方向一致的納米顆粒，送入陣列工作臺(tái)。
[0019]實(shí)施步驟4:納米顆粒到達(dá)陣列工作臺(tái)，陣列工作臺(tái)機(jī)械臂和陣列模具通過(guò)電腦驅(qū)動(dòng)對(duì)納米顆粒進(jìn)行排列操作，當(dāng)所有納米顆粒陣列隊(duì)形達(dá)到芯片設(shè)計(jì)圖的陣列要求，陣列模具立即送入鍵合工作臺(tái)。
[0020]實(shí)施步驟5:鍵合工作臺(tái)增壓升溫，將納米顆粒鍵合成一個(gè)整體，形成緊密的芯片薄層。其中鍵合的溫度在300~1100度，金屬的鍵合溫度在200~600度。
[0021]實(shí)施步驟6:成型的芯片薄層移入檢測(cè)工作臺(tái)，驅(qū)動(dòng)探針臂，通電檢測(cè)每一個(gè)晶體管及通電線(xiàn)路，確定百分百成品率，進(jìn)入薄層鍵合工作臺(tái)。
[0022]實(shí)施步驟7:制造金屬薄層時(shí)，重復(fù)實(shí)施步驟I到步驟6，即可制造金屬薄層。
[0023]實(shí)施步驟8:薄層鍵合工作臺(tái)的機(jī)械臂將電路薄層直接堆疊在晶體管薄層上，校準(zhǔn)鍵合點(diǎn)后，升溫鍵合，溫度控制在鍵合要求內(nèi)，時(shí)間5~20分鐘。待降溫后，一顆完整的裸芯片鍵合完成。
[0024]以上所述實(shí)施例是在自動(dòng)化制造設(shè)備上完成，成品率達(dá)到99.999%，生產(chǎn)效率比傳統(tǒng)芯片制造工藝高好幾倍。
[0025]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的一種實(shí)施方式，并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一體化制造1nm制程芯片的方法，其特征在于，包括以下步驟: a:制備納米顆粒； b:輸入篩選設(shè)備，選取各種型號(hào)的納米顆粒； c:在整理通道內(nèi)整理納米顆粒； d:納米顆粒通過(guò)整理通道輸入到陣列工作臺(tái)，陣列工作臺(tái)按芯片設(shè)計(jì)圖圖案陣列納米顆粒； e:通電檢測(cè)晶體管及電路； f:在鍵合工作臺(tái)鍵合成型； g:在鍵合工作臺(tái)將各片薄層疊加，校準(zhǔn)鍵合點(diǎn)鍵合成裸芯片。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化制造1nm制程芯片的方法，其特征在于，所述a:制備納米顆粒是通過(guò)機(jī)械研磨和氣相沉積得到各種納米顆粒。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化制造1nm制程芯片的方法，其特征在于，所述b:輸入的篩選設(shè)備，是聲波篩選設(shè)備；或各種振蕩源驅(qū)動(dòng)的選取篩選設(shè)備，將各種大小不同型號(hào)的納米顆粒分揀，送入整理通道。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化制造1nm制程芯片的方法，其特征在于，所述c:在整理通道內(nèi)有晶向檢測(cè)系統(tǒng)，檢測(cè)各種納米顆粒晶面方向。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化制造1nm制程芯片的方法，其特征在于，所述c:在整理通道內(nèi)有電磁致伸縮開(kāi)關(guān)門(mén)，或萬(wàn)向節(jié)控制納米顆粒晶向。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化制造1nm制程芯片的方法，其特征在于，所述c:在整理通道內(nèi)有一個(gè)通道以上，其中有兩個(gè)通道合成一個(gè)通道鍵合腔，或多個(gè)通道聚合成一個(gè)通道鍵合腔，生產(chǎn)單個(gè)晶體管及幾何形狀納米顆粒。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化制造1nm制程芯片的方法，其特征在于，所述d:納米顆粒通過(guò)整理通道輸入到陣列工作臺(tái)，陣列工作臺(tái)有機(jī)械臂按芯片設(shè)計(jì)圖圖案陣列納米顆粒。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化制造1nm制程芯片的方法，其特征在于，所述d:納米顆粒通過(guò)整理通道輸入到陣列工作臺(tái)，陣列工作臺(tái)有一個(gè)以上襯底模具，襯底模具按芯片設(shè)計(jì)圖圖案陣列的納米陷，通道噴出的納米顆粒自動(dòng)落入模具中。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化制造1nm制程芯片的方法，其特征在于，所述e:通電檢測(cè)晶體管是通過(guò)一個(gè)以上納米探針組成的納米探針系統(tǒng)檢查電路及晶體管。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化制造1nm制程芯片的方法，其特征在于，所述f:在鍵合工作臺(tái)通過(guò)控制工作臺(tái)溫度，壓力及時(shí)間，將各種納米顆粒鍵合成型；或通過(guò)與納米顆粒一致的激光點(diǎn)射，讓局部升溫鍵合納米顆粒。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化制造1nm制程芯片的方法，其特征在于，所述g.在鍵合工作臺(tái)將將兩片薄層疊加，薄層預(yù)留有凹凸陷，移動(dòng)薄層使兩層凹凸陷相互吻合，即校準(zhǔn)了鍵合點(diǎn)，校準(zhǔn)了鍵合點(diǎn)升溫鍵合薄層。
【文檔編號(hào)】H01L21/02GK106033712SQ201510122300
【公開(kāi)日】2016年10月19日
【申請(qǐng)日】2015年3月20日
【發(fā)明人】蔣海勇
【申請(qǐng)人】蔣海勇