Ako technológia CMP pretvára krajinu výroby čipov

Počas niekoľkých posledných rokov sa ústredné štádium obalovej technológie postupne presunulo na zdanlivo „starú technológiu“ –CMP(Chemické mechanické leštenie). Keď sa Hybrid Bonding stane vedúcou úlohou novej generácie pokrokových obalov, CMP sa postupne dostáva zo zákulisia do centra pozornosti.

Nejde o oživenie technológie, ale o návrat k priemyselnej logike: za každým generačným skokom sa skrýva kolektívny vývoj detailných schopností. A CMP je tým najpodhodnotenejším, no zároveň mimoriadne dôležitým „kráľom detailov“.

Od tradičného sploštenia až po kľúčové procesy

Existencia CMP od samého začiatku nikdy nebola na „inovácie“, ale na „riešenie problémov“.

Pamätáte si ešte na viackovové prepojovacie štruktúry v obdobiach uzlov 0,8 μm, 0,5 μm a 0,35 μm? Vtedy bola zložitosť návrhu čipov oveľa menšia ako dnes. Ale aj pre najzákladnejšiu prepojovaciu vrstvu, bez povrchovej planarizácie, ktorú prináša CMP, by nedostatočná hĺbka ostrosti pre fotolitografiu, nerovnomerná hrúbka leptania a neúspešné spojenia medzi vrstvami boli fatálnymi problémami.

Po vstupe do éry po Moorovom zákone sa už nesnažíme len zmenšiť veľkosť čipu, ale venujeme väčšiu pozornosť stohovaniu a integrácii na systémovej úrovni. Hybrid Bonding, 3D DRAM, CUA (CMOS under array), COA (CMOS over array)... Čoraz zložitejšie trojrozmerné štruktúry urobili z „hladkého rozhrania“ už nie ideál, ale nevyhnutnosť.

CMP však už nie je jednoduchým krokom planarizácie; stal sa rozhodujúcim faktorom úspechu alebo neúspechu výrobného procesu.

Hybridné lepenie je v podstate proces spájania kov-kov + dielektrická vrstva na úrovni rozhrania. Vyzerá to ako „fit“, ale v skutočnosti je to jeden z najnáročnejších spojovacích bodov na celej ceste pokročilého obalového priemyslu:

• Drsnosť povrchu nesmie presiahnuť 0,2 nm
• Copper Dishing musí byť riadený v rámci 5 nm (najmä v scenári nízkoteplotného žíhania)
• Veľkosť, hustota distribúcie a geometrická morfológia Cu vankúšika priamo ovplyvňujú mieru kavity a výťažnosť
• Nerovnomernosť namáhania plátku, oblúka, deformácie a hrúbky budú všetky zväčšené ako „smrteľné premenné“
• Vytváranie oxidových vrstiev a dutín počas procesu žíhania sa tiež musí vopred spoliehať na „kontrolovateľnosť vopred pochovanej“ CMP.

A CMP tu preberá úlohu záverečného ťahu pred „veľkým záverečným ťahom“

To, či je povrch dostatočne rovný, či je meď dostatočne lesklá a či je drsnosť dostatočne malá, určuje „štartovaciu čiaru“ všetkých nasledujúcich baliacich procesov.

Procesné výzvy: Nielen uniformita, ale aj „predvídateľnosť“

Od cesty riešenia Applied Materials idú výzvy CMP ďaleko za rámec uniformity:

• Lot-to-Lot (Medzi dávkami)
• Wafer-to-Wafer (medzi oblátkami
• V rámci oblátky
• V rámci Die

Medzitým, ako procesné uzly postupujú, každý indikátor kontroly Rs (odpor plechu), presnosti vyklenutia/vyhĺbenia a drsnosti Ra musí byť na úrovni „nanometrov“. Toto už nie je problém, ktorý možno vyriešiť úpravou parametrov zariadenia, ale skôr kolaboratívne riadenie na úrovni systému:

• CMP sa vyvinul z procesu jednobodového zariadenia na akciu na úrovni systému, ktorá si vyžaduje vnímanie, spätnú väzbu a riadenie v uzavretej slučke.
• Od systému monitorovania v reálnom čase RTPC-XE až po riadenie tlaku prepážky Multi-Zone Head, od vzorca Slurry po kompresný pomer podložky, každá premenná môže byť presne modelovaná, len aby sa dosiahol jeden cieľ: aby bol povrch „jednotný a kontrolovateľný“ ako zrkadlo.

„Čierna labuť“ kovových prepojení: Príležitosti a výzvy pre malé častice medi

Ďalším málo známym detailom je, že Small Grain Cu sa stáva dôležitou cestou materiálu pre nízkoteplotné hybridné lepenie.

prečo? Pretože meď s malými zrnami vytvára spoľahlivé spojenia Cu-Cu pri nízkych teplotách.

Problém je však v tom, že meď s malými zrnami je počas procesu CMP náchylnejšia na Dishing, čo priamo vedie k zmenšeniu procesného okna a prudkému zvýšeniu náročnosti riadenia procesu. Riešenie? Iba presnejšie modelovanie parametrov CMP a systém riadenia spätnej väzby môže zabezpečiť, že krivky leštenia za rôznych podmienok morfológie Cu sú predvídateľné a nastaviteľné.

Nejde o jednobodovú procesnú výzvu, ale o výzvu pre schopnosti procesnej platformy.

Firma Vetek sa špecializuje na výrobuCMP leštiaca kašaJeho hlavnou funkciou je dosiahnuť jemnú rovinnosť a leštenie povrchu materiálu za synergického účinku chemickej korózie a mechanického brúsenia, aby sa splnili požiadavky na rovinnosť a kvalitu povrchu na nano úrovni.