Kuidas kujundab CMP tehnoloogia kiibi tootmise maastikku ümber?

Viimase paari aasta jooksul on pakenditehnoloogia keskne staadium järk-järgult loovutatud näiliselt "vanale tehnoloogiale" -CMP(Keemiline mehaaniline poleerimine). Kui hübriidliimimisest saab uue põlvkonna täiustatud pakendite juhtroll, liigub CMP järk-järgult kulisside tagant tähelepanu keskpunkti.

See ei ole tehnoloogia taassünd, vaid tagasipöördumine tööstusloogika juurde: iga põlvkonnahüppe taga on detailsete võimete kollektiivne areng. Ja CMP on see kõige alahinnatud, kuid äärmiselt oluline "detailide kuningas".

Alates traditsioonilisest lamedamisest kuni võtmeprotsessideni

CMP olemasolu pole algusest peale kunagi olnud "innovatsiooni", vaid "probleemide lahendamise" jaoks.

Kas mäletate veel mitmest metallist koosnevaid ühendusstruktuure 0,8 μm, 0,5 μm ja 0,35 μm sõlmeperioodidel? Siis oli kiibi disaini keerukus palju väiksem kui praegu. Kuid isegi kõige elementaarsema ühenduskihi puhul oleks ilma CMP-ga kaasneva pinna tasandamiseta saatuslikuks probleemiks ebapiisav fookussügavus fotolitograafia jaoks, söövituse ebaühtlane paksus ja ebaõnnestunud kihtidevahelised ühendused.

Moore'i seaduse järgsesse ajastusse sisenedes ei tegele me enam pelgalt kiibi suuruse vähendamisega, vaid pöörame rohkem tähelepanu virnastamisele ja integreerimisele süsteemi tasandil. Hybrid Bonding, 3D DRAM, CUA (CMOS under array), COA (CMOS over array)... More and more complex three-dimensional structures have made a "smooth interface" no longer an ideal but a necessity.

Kuid CMP ei ole enam lihtne planariseerimisetapp; sellest on saanud tootmisprotsessi edu või ebaõnnestumise määrav tegur.

Hübriidliimimine on sisuliselt metall-metall + dielektriline kiht liimimisprotsess liidese tasemel. Tundub "sobivana", kuid tegelikult on see üks kõige nõudlikumaid ühenduspunkte kogu arenenud pakenditööstuse marsruudil:

• Pinna karedus ei tohi ületada 0,2 nm
• Copper Dishing peab olema kontrollitud 5 nm piires (eriti madalal temperatuuril lõõmutamise stsenaariumi korral)
• Cu padja suurus, jaotustihedus ja geomeetriline morfoloogia mõjutavad otseselt õõnsuse määra ja saagist
• Vahvli pinget, vööri, kõverdumist ja paksuse ebaühtlust suurendatakse kui "fataalseid muutujaid".
• Oksiidkihtide ja tühimiku tekitamine lõõmutamisprotsessi ajal peab samuti tuginema eelnevalt CMP "eelmaetud juhitavusele".

Ja CMP võtab siin enda kanda lõpukäigu rolli enne "suurt finaalikäiku"

See, kas pind on piisavalt tasane, kas vask on piisavalt hele ja kas karedus on piisavalt väike, määrab kõigi järgnevate pakkimisprotsesside "stardijoone".

Protsessi väljakutsed: mitte ainult ühtsus, vaid ka "ennustus"

Rakendusmaterjalide lahendusteelt ulatuvad CMP väljakutsed palju kaugemale ühtsusest:

• Partist partii (partiide vahel)
• Vahvlitest vahvliteks (vahvlite vahel
• Vahvli sees
• Die sees

Samal ajal peavad protsessi sõlmede edenedes kõik Rs (lehetakistuse) kontrolli, tassimise/süvendi täpsuse ja kareduse Ra indikaatorid olema nanomeetri tasemel. See ei ole enam probleem, mida saab lahendada seadme parameetrite reguleerimisega, vaid pigem süsteemitasemel koostööjuhtimine:

• CMP on arenenud ühe punkti seadmeprotsessist süsteemitasemel toiminguks, mis nõuab taju, tagasisidet ja suletud ahelaga juhtimist.
• Alates RTPC-XE reaalajas jälgimissüsteemist ja lõpetades mitmetsoonilise pea vaheseina rõhu juhtimisega, Slurry valemist kuni padja kokkusurumise suhteni, saab iga muutuja täpselt modelleerida ainult ühe eesmärgi saavutamiseks: muuta pind "ühtlaseks ja juhitavaks" nagu peegel.

Metalliühenduste "must luik": väikeste vaseosakeste võimalused ja väljakutsed

Veel üks vähetuntud detail on see, et Small Grain Cu on muutumas oluliseks materjaliks madala temperatuuriga hübriidsideme jaoks.

Miks? Kuna väikeseteraline vask moodustab madalatel temperatuuridel tõenäolisemalt usaldusväärseid Cu-Cu ühendusi.

Probleemiks on aga see, et väikeseteraline vask on CMP protsessi ajal rohkem altid Dishingule, mis toob otseselt kaasa protsessiakna kokkutõmbumise ja protsessi juhtimise raskuse järsu suurenemise. Lahendus? Ainult täpsem CMP parameetrite modelleerimine ja tagasiside juhtimissüsteem võivad tagada, et poleerimiskõverad erinevates Cu morfoloogia tingimustes on prognoositavad ja reguleeritavad.

See ei ole ühe punkti protsessi väljakutse, vaid väljakutse protsessiplatvormi võimalustele.

Ettevõte Vetek on spetsialiseerunud tootmiseleCMP poleerimispulberSelle põhiülesanne on saavutada materjali pinna peen tasasus ja poleerimine keemilise korrosiooni ja mehaanilise lihvimise sünergilise mõju all, et täita nanotasandi tasasuse ja pinnakvaliteedi nõudeid.