Hvordan omformer CMP-teknologien landskapet for brikkeproduksjon

I løpet av de siste årene har det sentrale stadiet av emballasjeteknologi gradvis blitt overlatt til en tilsynelatende "gammel teknologi" -CMP(Kjemisk mekanisk polering). Når Hybrid Bonding blir hovedrollen til den nye generasjonen avansert emballasje, beveger CMP seg gradvis fra bak kulissene til rampelyset.

Dette er ikke en gjenoppblomstring av teknologi, men en tilbakevending til industriell logikk: bak hvert generasjonssprang er det en kollektiv utvikling av detaljerte evner. Og CMP er den mest undervurderte, men ekstremt viktige "King of Details".

Fra tradisjonell utflating til nøkkelprosesser

Eksistensen av CMP har aldri vært for "innovasjon" helt fra begynnelsen, men for "løsning av problemer".

Husker du fortsatt multimetallsammenkoblingsstrukturene i nodeperiodene 0,8μm, 0,5μm og 0,35μm? Den gang var kompleksiteten til brikkedesign langt mindre enn den er i dag. Men selv for det mest grunnleggende sammenkoblingslaget, uten overflateplanariseringen brakt av CMP, ville utilstrekkelig fokusdybde for fotolitografi, ujevn etsningstykkelse og mislykkede mellomlagsforbindelser alle være fatale problemer.

Når vi går inn i post-Moore's Law-æraen, streber vi ikke lenger bare etter reduksjon av brikkestørrelsen, men legger mer vekt på stabling og integrasjon på systemnivå. Hybrid Bonding, 3D DRAM, CUA (CMOS under array), COA (CMOS over array)... Flere og mer komplekse tredimensjonale strukturer har gjort at et "glatt grensesnitt" ikke lenger er et ideal, men en nødvendighet.

Imidlertid er CMP ikke lenger et enkelt planariseringstrinn; det har blitt en avgjørende faktor for suksess eller fiasko i produksjonsprosessen.

Hybridbinding er i hovedsak en metall-metall + dielektrisk lagbindingsprosess på grensesnittnivå. Det virker som en "passform", men faktisk er det et av de mest krevende koblingspunktene i hele ruten for avansert emballasjeindustri:

• Overflatens ruhet må ikke overstige 0,2nm
• Copper Dishing må kontrolleres innen 5nm (spesielt i scenariet med lavtemperaturgløding)
• Størrelsen, distribusjonstettheten og geometrisk morfologi til Cu-puten påvirker direkte hulromshastigheten og utbyttet
• Waferspenning, bue, vridning og ujevnhet i tykkelse vil alle bli forstørret som "fatale variabler"
• Generering av oksidlag og tomrom under glødingsprosessen må også stole på den "forbegravede kontrollerbarheten" til CMP på forhånd.

Og CMP her tar på seg rollen som det avsluttende trekket før "grand finale move"

Om overflaten er flat nok, om kobberet er lyst nok og om ruheten er liten nok bestemmer "startlinjen" for alle påfølgende pakkeprosesser.

Prosessutfordringer: Ikke bare enhetlighet, men også "forutsigbarhet"

Fra løsningsbanen til Applied Materials går utfordringene til CMP langt utover enhetlighet:

• Lot-to-Lot (Mellom batcher)
• Wafer-to-Wafer (mellom wafere
• Innenfor Wafer
• Innenfor Die

I mellomtiden, ettersom prosessnodene avanserer, kreves det at hver indikator for Rs (arkmotstand) kontroll, dishing/utsparingsnøyaktighet og ruhet Ra er på "nanometernivå"-presisjon. Dette er ikke lenger et problem som kan løses med enhetsparameterjustering, men snarere samarbeidskontroll på systemnivå:

• CMP har utviklet seg fra en enhetsprosess med ett punkt til en handling på systemnivå som krever persepsjon, tilbakemelding og kontroll med lukket sløyfe.
• Fra RTPC-XE sanntidsovervåkingssystemet til Multi-Zone Head partisjons trykkkontroll, fra Slurry-formelen til Pad-komprimeringsforholdet, kan hver variabel modelleres nøyaktig bare for å oppnå ett mål: å gjøre overflaten "uniform og kontrollerbar" som et speil.

Den "svarte svanen" av metallforbindelser: muligheter og utfordringer for små kobberpartikler

En annen lite kjent detalj er at Small Grain Cu er i ferd med å bli en viktig materialbane for lavtemperaturhybridbinding.

Hvorfor? Fordi småkornet kobber er mer sannsynlig å danne pålitelige Cu-Cu-forbindelser ved lave temperaturer.

Problemet er imidlertid at småkornet kobber er mer utsatt for Dishing under CMP-prosessen, noe som direkte fører til en sammentrekning av prosessvinduet og en kraftig økning i vanskeligheten med prosesskontroll. Løsning? Bare en mer presis CMP-parametermodellering og tilbakemeldingskontrollsystem kan sikre at poleringskurvene under forskjellige Cu-morfologiforhold er forutsigbare og justerbare.

Dette er ikke en enkeltpunkts prosessutfordring, men en utfordring til prosessplattformens muligheter.

Vetek-selskapet spesialiserer seg på produksjonCMP poleringsslurryDens kjernefunksjon er å oppnå fin flathet og polering av materialoverflaten under den synergistiske effekten av kjemisk korrosjon og mekanisk sliping for å oppfylle kravene til flathet og overflatekvalitet på nanonivå.