高性能芯片中的金属材料

由于尺寸小、耐用且经济实用,LED的应用已遍及汽车工业之中。如今,通过设计LED车灯可以轻松识别汽车制造商。无论是在内部显示设备、信息娱乐系统或者是在刹车灯、停车灯和雾灯,在一辆现代化的汽车中应用LED技术可实现多种照明的功能。与传统的卤素灯和氙气灯不同,发光二级管需要LED驱动器。它们最重要的任务是必须连续不断的提供LED所需的能量。此外,它们还执行着非常复杂的任务,比如几个LED的串联,或者在内部光可调节的情况下开启单独的LED。

LED还须承受汽车里的高温和压差或抵御化学物质的侵袭。为了保证发光度,需要在LED启动器的电路中通入更高的电压。来自德国的研究机构—Fraunhofer Institute for casino online Microelectronic Circuits and Systems(微电子电路与系统研究所IMS)的研究学者为制造商提供了一种加工芯片的工艺流程来匹配这些应用:它是基于半导体工业界的一种镀锌工艺,特殊的金属可以沉积在半导体上。

承载高电流密度的金属铜

然而,IMS的Holger Vogt教授的团队特别“喜好”金属铜。“用这种方式,我们可以让更多的电流通过芯片”,Vogt教授解释道。这变得非常重要,因为对于大多数应用来说,芯片尺寸必须越来越小,而此时通过的电流却不变。当集成新材料时(如一薄层铜),问题就有可能出现,这就对芯片制造的工艺流程提出了新要求。由于这个原因,IMS的研究学者特别建造了一条用于“后道工艺”的生产线(MST实验室和加工厂),该生产线可以依据应用需求来提高衬底晶圆上的芯片性能。

除铜以外,还可以在芯片上沉积其它金属或化合物,如锡铜或锡金合金。“这些层可以被钎焊在一起”,Vogt教授解释道。这将提供一个非常重要的优势:外壳可以被钎焊到芯片上。“结果是可以为芯片提供最小的外壳”,Vogt说道。它可以用来包围和保护敏感的传感器而不影响其功能。辐射热测量计就是一个例子,由于辐射热测量计的外壳必须放在真空环境里才能提供精确的测量,迄今为止此种生产过程非常复杂,也导致了价格极其昂贵。然而,在MST实验室和加工厂的帮助下,外壳的价格会降低,因此适合量产。

此外,MST实验室和加工厂的研究学者已经可以在单一的外壳内建造复杂的元件。他们可以钎焊两个芯片,例如光电子芯片、带有高灵敏度的传感器和CMOS芯片(互补性金属氧化物半导体),他们还可以利用铜电镀工艺测量单个光子,这些微电子元件适合夜视设备或者低光显微镜的应用。

来源:Fraunhofer-Gesellschaft