IC晶元、液晶屏面板、MEMS微機電等半導體製造工藝能否用噴墨技術代替光刻?

現在半導體行業包括IC晶元,LCD液晶面板,MEMS微機電系統,製造工藝普遍使用光刻工藝,難免發現光刻工藝其實又複雜又浪費材料,使用噴墨技術將電路噴在上面不是更好嗎?現在噴墨技術應用於半導體製造還有哪些問題?就好歹3D列印技術一樣能運用的材料還很少,依然無法取代高級密度數控機床!對比這個大家談談半導體製造工藝的噴墨技術!


光刻屬於半導體製造前道工序,單單是高精度的要求,就難以用「噴墨」技術實現,更不要提研究列印的材料和方式了。

噴墨是加成法,刻蝕是減成法。對於後道工序來講,PCB上的電子線路可以用噴墨方法來做,即利用列印的原理,將導電材料(如導電墨水、導電銀漿、液態金屬等)列印到剛性/柔性基板上。這種方法可以用於柔性電子製造。目前國內有高校和研究所在研究這一方向,題主如果感興趣可以關注一下。


噴墨是指Ink Jet Printing嗎?也就是類似於噴墨列印的技術?

我想,第一步需要克服的是能夠把鋁噴出來(還不是銅哦)。


上面的各位都說的很好,題主你可以搜索「列印電子」看看


IC前道工藝基本上不可能,即使是噴墨的變種都不太可能,效率太低,納米級的解析度也不太可能實現。封裝有可能,已經有各種嘗試,但精度和效率仍然是巨大挑戰。

液晶和封裝類似,效率的問題更突出。

mems有部分可能,這個部分主要集中在biomems領域。

其實光刻的材料利用率並不是成本的核心,設備的折舊才是。類噴墨技術帶來的材料成本減少,遠不能抵消需要增加的設備成本,更不要提光刻技術幾十年積累下來的沉沒成本。

有一個問題要注意,隨著加工尺度的降低,設備成本是以指數增加的。而噴墨目前也就幾十微米的解析度水平,mems領域要求較低的部分還算可以嘗試。如果提高解析度,噴墨技術的設備成本是遠不如光刻低的,無論是批量還是試樣,都不如。


我想了一哈,覺得不太現實。

先把怎麼噴sub解決了再說。


噴墨估計精度不夠,激光刻蝕還差不多。


光刻的精度限制取決於光的波長,也就是說光刻的精度是和光的波長同一個數量級的,而光刻只負責畫線,蝕刻是通過化學反應進行的,也就是分子,甚至原子級別的精度。

PS:目前電路板有用激光蝕刻的,這個可能可以用列印的方式來替代,但量少的時候,因為只需要有圖紙就能刻,準備工作少,所以速度快。但量大了,就比不上人家拿板子印,直接化學腐蝕速度快了。有次我們領導拿了個生產激光直接蝕刻電路板的項目來,我說電路板又不貴,規模小的沒人願意投資,規模大的,這個比不上傳統技術效率高,雞肋啊。


  1. 精度不足,光刻精度到紫外極限了,噴墨的量產機器是um級別,差太遠
  2. 量產效率不行,製造業都是論 UPH (Unit Per Hour)的,激光的穩定性和作用時間決定了它的UPH遠大於噴墨。
  3. 材料選擇受限


這個... 對於IC製造並沒有什麼研究

不過看起來目前這方面的研究還是不少的:

賓州大學在開發用納米晶體油墨3D列印晶體管技術

《自然》 要覽:硅晶體管也將能列印出來

毋庸置疑將來這會是一個重要的方向,但個人認為通過這種技術列印的晶體管在集成度與性能上暫時還是沒有辦法和目前基於光刻製造的IC相提並論的。


目前能達到納米精度的,高效集成電路加工手段。

我認為最有前途的是納米壓印,通過卷對卷納米壓印,可快速大批量製造大幅面納米級結構。


目前台積電生產的晶元是10nm製程,我一想到用噴墨來代替光刻,摩爾的棺材板都蓋不住了,還說什麼集成電路上可容納的元器件的數目,約每隔18-24個月便會增加一倍,性能也將提升一倍?


大規模集成電路,或其他規模化生產的IC器件。精度要求是一方面。更重要的是產能和成本。單器件可以。批量還是光刻成本低


要到納米級別 噴墨精度差太遠


首先想想噴墨技術的控制晶元是怎麼做出來的


謝邀。個人只在IC行業,所以具體噴墨技術能做到什麼樣一個精度,沒有一個數據參考。

但簡單從IC製造裡面一些工藝方法可以側面回答這個問題。

首先,IC製造中,光罩的作用是為了對準。離子注入,濺射,刻蝕才是真正在做加減法的工藝。

離子注入,顧名思義,是往矽片中注入離子(一般是5價磷和3價硼)這個注入過程是高電場下的定向注入,已經精度足夠高了,但為什麼不能直接如噴墨技術一樣不用掩膜版直接注入呢?原因可能就是大規模製造下不用掩膜版直接注入不論是濃度還是精度都達不到製造要求。所以掩膜版是必須的。 就算使用了掩膜版,在我所在的崗位Layout工作中還要考慮掩膜版邊緣效應在工藝中對片上器件的性能影響。簡單貼個圖。

從這個簡單的例子中管中窺豹一下,由於IC是精密製造行業,所以對精準和可控性有近乎變態的需求。(想像一下7nm製成的器件最窄處排列的硅原子已經進入量子物理範圍了)

所以大膽推論下是如果噴墨技術能用,我相信foundry早用了,能省多少時間啊(晶元也產品周期才是最大的敵人)

另外LCD液晶面板發光碟機動晶元,MEMs微系統晶元都是變相的IC,從整合角度如果完全使用普通IC的工藝是最省錢高效的,所以同理。。。

先寫到這...整理下思路有空繼續


別說nm級別了

就是um級別噴墨都做不好 一致性 精度和profile等等差太多了


噴墨技術,容易被翻新,光看刻技術在一定程度上在翻新上難以做到。


謝邀,如樓上所說,精度不夠。現在光刻都快到極限了,可見精度要求之高。


首先肯定一點,如果列印,多層金屬和半導體材料肯定是屬於3D列印。3D列印目前的精度連數控機床都比不上,無法控制做納米級的移動和製作。另外,估計噴出的一個顆粒大小就已經大於從半導體的一個門了,而且噴射過程要比光刻更容易引入雜質。不過使用光刻都已經快到光學精度極限了,確實可以考慮開發一下其餘製作方式。


謝邀。

主要可能是精度不足,可選材料少,真空/潔凈度控制不佳等原因


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