近年来，半导体行业不断努力，以满足多种应用对小型化、资源效率更高的电子产品的需求。CEA-Leti近日在ECTC2024会议上展示了其最新的创新和突破，以满足这一需求。
CEA Leti 表示，由于智能传感器在智能手机、数码相机、汽车和医疗设备中具有高性能成像功能，因此对智能传感器的需求正在迅速增长。这种对通过嵌入式 AI 增强的图像质量和功能的需求，给制造商带来了在不增加设备尺寸的情况下提高传感器性能的挑战。
CEA Leti研究员表示，堆叠多个芯片来创建3D架构，例如三层成像器，导致传感器设计的范式发生了转变。“不同层之间的通信需要先进的互连技术，而混合键合可以满足这一要求，因为它的间距非常细，在微米甚至亚微米范围内，”他说。“高密度硅通孔 (HD TSV) 具有类似的密度，可以通过中间层进行信号传输。这两种技术都有助于缩短导线长度，这是提高 3D 堆叠架构性能的关键因素。”
图：FIB-SEM3D横截面（图源：optics）
CEA-Leti的负责人表示，《三层集成中高密度TSV的背面减薄工艺开发》论文介绍了制造 3D 多层智能成像仪所必需的关键技术，这些技术能够满足需要嵌入式 AI 的新应用。业内人士还补充道：“将混合键与CMOS图像传感器中的高密度TSV相结合，可以促进各种组件（如图像传感器阵列、信号处理电路和存储元件）的集成，并具有超高的精度和紧凑性。
该项目开发了一种三层测试载体，该载体具有两个嵌入式 Cu-Cu 混合键合接口，即面对面 (F2F) 和面对面 (F2B)，并且一个晶圆包含高密度 TSV。研究员 表示：“测试载体是一个重要的里程碑，因为它既展示了每一项技术的可行性，也展示了集成工艺流程的可行性。”
“与我们之前的 1 x 10 微米 HD TSV 相比，我们的 1 x 6 微米铜 HD TSV 具有更高的电阻和隔离性能，这要归功于优化的减薄工艺，使我们能够以良好的均匀性降低基板厚度，”
“高度的降低使电阻降低了 40%，与长度的减少成正比。同时降低纵横比增加了隔离衬垫的台阶覆盖率，从而提高了耐压性能，”他补充道。
最后他总结道：“这些在传感器本身中实现边缘 AI 的新型 3D 多层智能成像器确实将成为成像领域的突破，因为边缘 AI 将提高成像器性能并实现许多新的应用。
CEA-Leti 首席执行官 Sébastien Dauvé 表示：“CEA-Leti 致力于快速高效地将新半导体技术从实验室转移到工厂。我们每年都会大量投资于我们的试验生产线，随着全球芯片产量的增加，今年为首席执行官、研发总监、工程师和有远见的人提供了前所未有的创新和交付机会。”
