Kuinka CMP-tekniikka muokkaa sirujen valmistuksen maisemaa

Muutaman viime vuoden aikana pakkaustekniikan keskipiste on vähitellen siirtynyt näennäisesti "vanhalle teknologialle" -CMP(Kemiallinen mekaaninen kiillotus). Kun Hybrid Bondingista tulee uuden sukupolven edistyneiden pakkausten johtava rooli, CMP siirtyy vähitellen kulissien takaa valokeilaan.

Tämä ei ole teknologian elpyminen, vaan paluu teolliseen logiikkaan: jokaisen sukupolven harppauksen takana on yksityiskohtaisten kykyjen kollektiivinen kehitys. Ja CMP on se kaikkein aliarvioitu, mutta erittäin tärkeä "yksityiskohtien kuningas".

Perinteisestä tasoituksesta avainprosesseihin

CMP:n olemassaolo ei ole koskaan ollut "innovaatiota" alusta alkaen, vaan "ongelmien ratkaisemista".

Muistatko vielä monimetalliset liitäntärakenteet 0,8 μm, 0,5 μm ja 0,35 μm solmujaksojen aikana? Tuolloin sirusuunnittelun monimutkaisuus oli paljon pienempi kuin nykyään. Mutta jopa alkeellisimmassa liitäntäkerroksessa, ilman CMP:n tuomaa pinnan tasoitusta, riittämätön tarkennussyvyys fotolitografialle, epätasainen syövytyksen paksuus ja epäonnistuneet kerrosten väliset liitännät olisivat kaikki kohtalokkaita ongelmia.

Siirtyessämme Mooren lain jälkeiseen aikakauteen emme enää vain pyri pienentämään sirukokoa, vaan kiinnitämme enemmän huomiota pinoamiseen ja integrointiin järjestelmätasolla. Hybridisidonta, 3D DRAM, CUA (CMOS under array), COA (CMOS over array)... Yhä monimutkaisemmat kolmiulotteiset rakenteet ovat tehneet "sileästä rajapinnasta" ei enää ihanteelliseksi vaan välttämättömyys.

CMP ei kuitenkaan ole enää yksinkertainen tasoitusvaihe; siitä on tullut ratkaiseva tekijä valmistusprosessin onnistumiselle tai epäonnistumiselle.

Hybridiliitos on pohjimmiltaan metalli-metalli + dielektrinen kerros liimausprosessi rajapintatasolla. Se näyttää "sovitukselta", mutta itse asiassa se on yksi vaativimmista kytkentäpisteistä koko edistyneen pakkausteollisuuden tiellä:

• Pinnan karheus ei saa ylittää 0,2 nm
• Kupariastiaa on ohjattava 5 nm:n sisällä (erityisesti matalan lämpötilan hehkutuksen skenaariossa)
• Cu-tyynyn koko, jakautumistiheys ja geometrinen morfologia vaikuttavat suoraan ontelon määrään ja saantoon
• Kiekkojen jännitys, keula, vääntyminen ja paksuuden epätasaisuus suurennetaan kaikki "kohtalokkaina muuttujina"
• Oksidikerrosten ja tyhjiön muodostumisen hehkutusprosessin aikana täytyy myös luottaa etukäteen CMP:n "esihautautuneeseen ohjattavuuteen".

Ja CMP ottaa tässä roolin päätösliikkeenä ennen "suurta finaalisiirtoa"

Se, onko pinta tarpeeksi tasainen, onko kupari tarpeeksi kirkas ja onko karheus tarpeeksi pieni, määräävät kaikkien myöhempien pakkausprosessien "aloitusviivan".

Prosessin haasteet: Ei vain yhtenäisyys, vaan myös "ennustettavuus"

Applied Materialsin ratkaisupolulla CMP:n haasteet menevät paljon yhtenäisyyttä pidemmälle:

• Eristä erälle (erien välillä)
• Wafer-to-wafer (vohvelien välissä
• Waferin sisällä
• Die sisällä

Samaan aikaan, kun prosessisolmut etenevät, jokaisen Rs:n (arkin vastuksen) ohjauksen, täyttö-/syvennystarkkuuden ja karheuden Ra indikaattorin on oltava "nanometrin tason" tarkkuudella. Tämä ei ole enää ongelma, joka voidaan ratkaista laiteparametrien säätämisellä, vaan järjestelmätason yhteisohjaus:

• CMP on kehittynyt yhden pisteen laiteprosessista järjestelmätason toimintoon, joka vaatii havaintoa, palautetta ja suljetun silmukan ohjausta.
• Reaaliaikaisesta RTPC-XE-valvontajärjestelmästä Multi-Zone Head -osion paineensäätöön, Slurry-kaavasta Pad-puristussuhteeseen, jokainen muuttuja voidaan mallintaa tarkasti vain yhden tavoitteen saavuttamiseksi: tehdä pinnasta "tasainen ja hallittavissa" kuin peili.

Metallien yhteenliitäntöjen "musta joutsen": mahdollisuuksia ja haasteita pienille kuparihiukkasille

Toinen vähän tunnettu yksityiskohta on, että Small Grain Cu:sta on tulossa tärkeä materiaalipolku matalan lämpötilan hybridisidonnassa.

Miksi? Koska pienirakeinen kupari muodostaa todennäköisemmin luotettavia Cu-Cu-liitoksia alhaisissa lämpötiloissa.

Ongelmana on kuitenkin, että pienirakeinen kupari on alttiimpi Dishingille CMP-prosessin aikana, mikä johtaa suoraan prosessiikkunan supistumiseen ja prosessin hallinnan vaikeuden jyrkkään kasvuun. Ratkaisu? Vain tarkempi CMP-parametrimallinnus ja takaisinkytkentäohjausjärjestelmä voivat varmistaa, että kiillotuskäyrät eri Cu-morfologia-olosuhteissa ovat ennustettavissa ja säädettävissä.

Tämä ei ole yhden pisteen prosessihaaste, vaan haaste prosessialustan kyvyille.

Vetek on tuotantoon erikoistunut yritysCMP-kiillotuslieteSen ydintehtävänä on saavuttaa materiaalipinnan hieno tasaisuus ja kiillotus kemiallisen korroosion ja mekaanisen hionnan synergistisen vaikutuksen alaisena, jotta se täyttää tasaisuus- ja pinnanlaatuvaatimukset nanotasolla.