탄성 스탬프를 통한 대량 전달로 산업적 실현 가능

반도체 웨이퍼에 집적 회로를 생산하는 것은 전자 산업에 혁명을 일으켰습니다. 다음 혁명은 고무 스탬프와 유사한 기술을 사용하여 다른 기판에 여러 마이크로 장치를 높은 처리량으로 전송하고 통합하는 것으로 나타날 수 있습니다.

집적 회로 또는 '칩'은 기존 전자 장치의 개별 구성 요소와 납땜 접합부를 반도체 웨이퍼의 많은 회로 요소로 대체했습니다. 이를 통해 더 뛰어난 기능성과 더 높은 성능, 훨씬 더 작은 크기와 무게, 더 낮은 에너지 소비를 가능하게 했습니다. 또한 생산 및 테스트 비용과 낭비도 대폭 줄였습니다. 포토닉스 집적 회로는 광학 장치 및 광전자 공학에 대해서도 동일한 작업을 수행합니다. 성능 요구가 계속 증가함에 따라 장치 크기 조정 및 비용 절감을 달성하려면 새로운 작업 방식이 필요합니다. 이기종 통합은 소위 시스템 인 패키지(system-in-package)라는 공통 플랫폼에 서로 다르고 별도로 제조된 구성 요소를 통합합니다. EU가 자금을 지원하는 MICROPRINCE 프로젝트는 지난 15년 동안 개발 중인 가장 유망한 기술 중 하나를 기반으로 이기종 통합을 위한 파운드리 파일럿 라인을 구축했습니다. 다양한 시연자 포트폴리오는 혁신가가 여러 분야에서 획기적인 장치의 생산 준비를 가속화할 수 있는 길을 열어줍니다.

구성요소와 제품의 복잡성이 증가함에 따라 고장 가능성이 증가하고 불량률과 비용이 증가하며 수율이 감소합니다. 여러 '칩렛' 또는 하위 시스템을 통합하는 것이 모놀리식 시스템을 생산하는 것보다 더 실용적이고 경제적입니다. 가장 유망한 접근법 중 하나는 대량 전사라고도 불리는 마이크로 전사 인쇄(μTP)입니다. μTP는 엘라스토머 스탬프를 사용하여 잉크패드의 잉크가 종이로 전달되는 것처럼 한 기판에서 다른 기판으로 한 번에 최대 수천 개의 칩렛 또는 웨이퍼 제조 마이크로 규모 장치를 이동합니다. 지금까지 이 기술은 주로 과학 연구를 위해 실험실에서 사용되었습니다.

MICROPRINCE는 X-FAB MEMS Foundry 클린룸에 μTP 파일럿 라인을 구축하고 4가지 첨단 제품을 출시했습니다. 이는 차세대 전류 센서용 갈륨 비소 홀 플레이트, 주변광 센서용 인간 눈 응답 필터, 자동차 주변 조명 모듈용 질화갈륨 LED 및 실리콘 포토닉 회로의 인듐 인화물 포토다이오드였습니다. 이러한 제품은 주변광 센서, 자동차 주변 조명 드라이버/패키지 및 통합 실리콘 광자적외선 분광계의 기능 시연에 사용되었습니다. X-FAB MEMS Foundry의 MICROPRINCE 코디네이터이자 전사 인쇄 프로그램 관리자인 Sebastian Wicht에 따르면, "이외에도 µTP 파일럿 라인 생성, 일반 프로세스 개발은 높은 수율, 처리량 및 정렬 정확도를 갖춘 3D 통합을 위한 µTP의 뛰어난 잠재력을 지원했습니다. 우리는 1.0 µm 미만의 정렬 불량으로 최대 99%의 인쇄 또는 전사 수율을 입증했습니다. 100 µm x 100 µm x 5 µm만큼 작은 크기의 장치가 상보형 금속 산화물 반도체 타겟 다이에 효과적으로 전달되고 적층되었습니다.”

µTP는 비교적 저렴한 비용으로 매우 높은 처리량을 위한 탁월한 정확도로 단일 단계에서 수천 개의 마이크로 장치를 전송할 수 있습니다. 패키지 크기를 최소화하는 데 있어 최첨단 기술을 능가하고 값비싼 재료와 요소의 낭비를 거의 제거합니다. Wicht는 다음과 같이 결론을 내렸습니다. “MICROPRINCE는 3D 및 이종 통합을 위한 µTP의 산업적 구현을 ​​위한 길을 열었습니다. 이는 산업 및 소비재 제품부터 생물의학에 이르기까지 다양한 분야에서 우수한 성능, 더 작은 패키지 크기, 심지어 새로운 기능을 갖춘 혁신적인 제품 개발을 지원할 것입니다.” 관심 있는 고객은 X-FAB MEMS Foundry에 문의하여 새로운 애플리케이션에 대한 아이디어를 생산 영역에 적용하는 것이 좋습니다.

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