Kretsar i form av små bollar kan tillverkas utan dyra renrum och av betydligt mindre personal. Det hävdar amerikanska Ball Semiconductor, som snart hoppas ha fungerande prototyper framme.


Genom att göra kretsar runda istället för platta lovar Ball Semiconductor att omforma hela industrin för integrerade kretsar. Det nystartade företaget, som lyckats intressera ett flertal kapitalstarka finansiärer, är i full färd med att utveckla tillverkningsprocesser för sfäriska kretsar med en millimeters diameter.

- Vi kommer snart att kunna göra kommersiella runda halvledare och våra tekniska framgångar hittills har stärkt teknikens rykte inom halvledarindustrin, meddelade företagets grundare och chef Akira Ishikawa nyligen.

Företaget har demonstrerat att man med framgång kan exponera och skapa kretsmönster på ytan av de små kiselbollarna. Ett speciellt litografiverktyg, baserat på en mängd speglar, har utvecklats i samarbete med Canon för att bilda kretsmönster på bollarna. Tack vare speglarna kan mer än 70 procent av kiselbollarnas yta exponeras samtidigt.

Företaget hoppas kunna starta volymtillverkning av runda kretsar i början av nästa decennium. Först återstår dock för företaget att bygga fullt fungerande transistorer och integrerade kretsar på kiselbollarna.

- En transistor på en kiselboll är nästa milstolpe för företaget, och det är just vad företagets forskare för närvarande är fullt upptagna med att göra, säger Ball Semiconductors taleskvinna Sara Thigpen.



Klarar fyra av fem moment


Sfärisk litografi var en annan milstolpe och tekniken är ett av de fem moment som identifierats som helt avgörande för om det ska gå att tillverka runda halvledare eller ej. Hittills har företaget visat att man kan göra fyra av dessa fem: sfärisk litografi, beröringsfri hantering, sfärisk enkristallisering och tredimensionell VLSI-konstruktion. Företaget håller för närvarande på att verifiera även det återstående femte teknikmomentet, tredimensionell ihopkoppling.

Den patenterade tillverkningstekniken innebär att de enkristallina kiselsfärerna hålls flytande utan att vidröra varken varandra eller sidorna i de tuber och rör de framförs via. Kiselbollarna svävar med andra ord helt fritt omkring medan de utsätts för de olika processtegen i tillverkningen, som alltså sker uteslutande i en hermetiskt tillsluten miljö. Processer för diffusion, deponering och ultrahöga temperaturer är alla baserade på konventionella tillverkningsmetoder, men har modifierats att passa bollkretstillverkningen inne i tuber av kvarts, med en diameter på cirka två millimeter.

Företaget säger sig ha tillverkat en MOS-diod och en PN-omkopplardiod på ytan av en kiselboll. Enligt forskarna byggdes MOS-dioden med hjälp av två processer, torr oxidation och tunnfilmsdeponering. Den torra oxidationsprocessen, varvid kiselbollen hettades upp till 1 300 °C, bildade ett kiseldioxidlager på bollens yta. En kemisk ångdeponeringsprocess utnyttjades sedan för deponering av en tunn aluminiumfilm på ytan. PN-dioden byggdes med en diffusionsprocess vid 1 200 grader.



Fabrik för under miljarden


Siktet är alltså inställt på att undanröja behovet av dyrbara renrum, skrymmande processutrustning och stora kiselskivor. Genom att göra integrerade kretsar på bollar istället för stora, platta kiselskivor kan tillverkningskostnaderna minskas med upp till 90 procent, hävdar företaget. Tillverkningscykler kommer också att kunna kortas från månader till dagar.

Företaget tror att det är fullt möjligt att bygga en fullständig bollkretsfabrik för endast 100 miljoner dollar, kring 800 miljoner kronor. Fabriken skulle då vara fullt utrustad att hantera varje steg i tillverkningsprocessen, från rått polykisel till fungerande integrerade kretsar.

- Detta är alltså bara en bråkdel av vad en traditionell kretsfabrik kostar idag. Den kostnaden ligger ju runt 1,5 miljarder dollar, konstaterar Akira Ishikawa.

Ball Semiconductor grundades av Akira Ishikawa, som tidigare varit chef för Texas Instruments I Japan, hösten 1996. Men inte förrän i somras presenterade företaget för första gången offentligt sin teknik. Ett speciellt seminarium hade anordnats i anslutning till utrustningsbranschens stora mässa Semicon West i San Fransisco.



Första finansieringen säkrad


Företaget har hittills lyckats säkra en första finansieringsomgång på 52 miljoner dollar från japanska och asiatiska investerare. Det tror man ska räcka för att presentera fullt fungerande prototyper för sfäriska integrerade kretsar. Samtidigt som man påbörjat utvecklingen av en pilotlinje för volymtillverkning, fortsätter företagets forskare även att förbättra tillförlitligheten hos de hittills utvecklade processerna.

Akira Ishikawa säger sig vara fullständigt övertygad om att Ball Semiconductors teknik ska förändra elektronikens innersta form för alltid och därmed föra halvledarindustrin mot en ny frontlinje.

Gittan Cedervall



Ingen patentstrid


- Rapporter om en uppblossande patentstrid kring runda kretsar bygger på ett missförstånd, säger Ball Semiconductors Sara Thigpen.

Den ansedda tidningen New Scientist avslöjade i sitt augustinummer att ett företag kallat AAKI Semiconductor varit först att patentsöka runda kretsar. Därmed drog tidningen slutsatsen att en uppslitande och spännande patentstrid var att vänta.

- Det man totalt missade i sammanhanget var dock att AAKI Semiconductor sedan bytte namn till Ball Semiconductor. En minst sagt förarglig miss, som lett till en rad förfrågningar hos oss, säger Sara Thigpen.

Någon patentstrid mellan Ball Semiconductor och AAKI Semiconductor lär det alltså knappast bli fråga om.

GC