Как CMP технологията променя ландшафта на производството на чипове

През последните няколко години централната сцена на технологията за опаковане постепенно беше отстъпена на една привидно „стара технология“ –CMP(Химическо механично полиране). Когато Hybrid Bonding става водеща роля на новото поколение усъвършенствани опаковки, CMP постепенно преминава от задкулисието към светлината на прожекторите.

Това не е възраждане на технологиите, а връщане към индустриалната логика: зад всеки скок на поколенията има колективна еволюция на детайлни способности. И CMP е най-недооцененият, но изключително важен „Крал на детайлите“.

От традиционно сплескване до ключови процеси

Съществуването на CMP никога не е било за „иновации“ от самото начало, а за „решаване на проблеми“.

Спомняте ли си все още структурите за свързване на много метали по време на възловите периоди от 0,8 μm, 0,5 μm и 0,35 μm? Тогава сложността на дизайна на чипове беше много по-малка, отколкото е днес. Но дори и за най-основния свързващ слой, без планаризацията на повърхността, донесена от CMP, недостатъчната дълбочина на фокуса за фотолитографията, неравномерната дебелина на ецване и неуспешните междуслойни връзки биха били фатални проблеми.

Навлизайки в ерата след закона на Мур, ние вече не просто преследваме намаляването на размера на чипа, но обръщаме повече внимание на подреждането и интеграцията на системно ниво. Хибридно свързване, 3D DRAM, CUA (CMOS под масив), COA (CMOS над масив)... Все по-сложните триизмерни структури направиха "гладкия интерфейс" вече не идеал, а необходимост.

Въпреки това, CMP вече не е проста стъпка на планаризация; тя се превърна в решаващ фактор за успеха или провала на производствения процес.

Хибридното свързване е по същество процес на свързване на метал-метал + диелектричен слой на ниво интерфейс. Изглежда като „пасване“, но всъщност това е една от най-взискателните точки на свързване в целия маршрут на напредналата опаковъчна индустрия:

• Грапавостта на повърхността не трябва да надвишава 0,2 n
• Copper Dishing трябва да се контролира в рамките на 5 nm (особено в сценария на нискотемпературно отгряване)
• Размерът, плътността на разпределение и геометричната морфология на медната подложка пряко влияят на скоростта на кухина и добива
• Напрежението на пластините, дъгата, деформацията и неравномерността на дебелината ще бъдат увеличени като "фатални променливи"
• Генерирането на оксидни слоеве и празнота по време на процеса на отгряване също трябва да разчита на "предварително заровената контролируемост" на CMP предварително.

И CMP тук поема ролята на затварящия ход преди "големия финален ход"

Дали повърхността е достатъчно плоска, дали медта е достатъчно ярка и дали грапавостта е достатъчно малка определят „стартовата линия“ на всички следващи процеси на опаковане.

Предизвикателства на процеса: Не само еднаквост, но и „предсказуемост“

От пътя на решението на Applied Materials, предизвикателствата на CMP надхвърлят еднаквостта:

• Партида до партида (между партидите)
• Вафла до вафла (между вафли
• В Вафла
• В рамките на Die

Междувременно, с напредването на възлите на процеса, всеки индикатор за контрол на Rs (съпротивление на листа), точност на изрязване/вдлъбнатина и грапавост Ra трябва да бъде с прецизност на "нанометрово ниво". Това вече не е проблем, който може да бъде разрешен чрез настройка на параметрите на устройството, а по-скоро съвместен контрол на системно ниво:

• CMP еволюира от процес на едноточково устройство до действие на системно ниво, което изисква възприятие, обратна връзка и контрол в затворен цикъл.
• От системата за мониторинг в реално време RTPC-XE до контрола на налягането на разделителната глава на много зони, от формулата на суспензията до съотношението на компресия на подложката, всяка променлива може да бъде прецизно моделирана само за постигане на една цел: да направи повърхността "еднородна и контролируема" като огледало.

„Черният лебед“ на металните взаимовръзки: възможности и предизвикателства за малките медни частици

Друга малко известна подробност е, че Cu с дребно зърно се превръща във важен материален път за нискотемпературно хибридно свързване.

защо Тъй като е по-вероятно дребнозърнестата мед да образува надеждни Cu-Cu връзки при ниски температури.

Проблемът обаче е, че дребнозърнестата мед е по-предразположена към дишинг по време на CMP процеса, което директно води до свиване на прозореца на процеса и рязко увеличаване на трудността на контрола на процеса. решение? Само по-прецизно моделиране на CMP параметри и система за контрол на обратната връзка може да гарантира, че полиращите криви при различни условия на морфология на Cu са предвидими и регулируеми.

Това не е предизвикателство за процес в една точка, а предизвикателство към възможностите на платформата за процеси.

Фирма Vetek е специализирана в производствотоCMP полираща суспензияОсновната му функция е да постигне фина плоскост и полиране на повърхността на материала под синергичния ефект на химическа корозия и механично смилане, за да отговори на изискванията за плоскост и качество на повърхността на нано ниво.