Hvordan omformer CMP-teknologi landskabet for spånfremstilling

I løbet af de sidste par år er emballageteknologiens midtpunkt gradvist blevet overdraget til en tilsyneladende "gammel teknologi" -CMP(Kemisk Mekanisk Polering). Når Hybrid Bonding bliver hovedrollen i den nye generation af avanceret emballage, bevæger CMP sig gradvist fra bag kulisserne til rampelyset.

Dette er ikke en genopblussen af ​​teknologi, men en tilbagevenden til industriel logik: Bag hvert generationsspring er der en kollektiv udvikling af detaljerede kapaciteter. Og CMP er den mest underspillede, men ekstremt afgørende "King of Details".

Fra traditionel udfladning til nøgleprocesser

Eksistensen af ​​CMP har aldrig været for "innovation" lige fra begyndelsen, men for "løsning af problemer".

Kan du stadig huske multimetal-sammenkoblingsstrukturerne i 0,8μm, 0,5μm og 0,35μm nodeperioder? Dengang var kompleksiteten af ​​chipdesign langt mindre, end den er i dag. Men selv for det mest basale sammenkoblingslag, uden overfladeplanariseringen bragt af CMP, ville utilstrækkelig fokusdybde til fotolitografi, ujævn ætsningstykkelse og mislykkede mellemlagsforbindelser alle være fatale problemer.

Når vi går ind i post-Moore's Law-æraen, forfølger vi ikke længere blot reduktionen af ​​chipstørrelsen, men lægger mere vægt på stabling og integration på systemniveau. Hybrid Bonding, 3D DRAM, CUA (CMOS under array), COA (CMOS over array)... Flere og mere komplekse tredimensionelle strukturer har gjort en "glat grænseflade" ikke længere til et ideal, men en nødvendighed.

CMP er imidlertid ikke længere et simpelt planariseringstrin; det er blevet en afgørende faktor for succes eller fiasko i fremstillingsprocessen.

Hybridbinding er i det væsentlige en metal-metal + dielektrisk lagbindingsproces på grænsefladeniveau. Det virker som en "pasning", men faktisk er det et af de mest krævende koblingspunkter på hele ruten for avanceret emballageindustri:

• Overfladeruheden må ikke overstige 0,2nm
• Kobberdishing skal kontrolleres inden for 5nm (især i scenariet med lavtemperaturudglødning)
• Størrelsen, fordelingsdensiteten og geometriske morfologi af Cu-puden påvirker direkte hulrumshastigheden og udbyttet
• Waferspænding, bue, skævhed og uensartethed i tykkelsen vil alle blive forstørret som "fatale variabler"
• Genereringen af ​​oxidlag og tomrum under udglødningsprocessen skal også stole på den "forbegravede kontrollerbarhed" af CMP på forhånd.

Og CMP påtager sig her rollen som det afsluttende træk før "grand finale move"

Om overfladen er flad nok, om kobberet er lyst nok, og om ruheden er lille nok, bestemmer "startlinjen" for alle efterfølgende emballeringsprocesser.

Procesudfordringer: Ikke kun ensartethed, men også "forudsigelighed"

Fra Applied Materials løsningsvej rækker udfordringerne ved CMP langt ud over ensartethed:

• Lot-til-Lot (mellem batches)
• Wafer-to-Wafer (mellem wafers
• Indenfor Wafer
• Indenfor Die

I mellemtiden, efterhånden som procesknuderne skrider frem, kræves det, at hver indikator for Rs (plademodstand) kontrol, udskylnings-/udskæringsnøjagtighed og ruhed Ra er på "nanometerniveau"-præcisionen. Dette er ikke længere et problem, der kan løses ved justering af enhedsparametre, men snarere samarbejdskontrol på systemniveau:

• CMP har udviklet sig fra en enkeltpunkts-enhedsproces til en handling på systemniveau, der kræver perception, feedback og lukket sløjfekontrol.
• Fra RTPC-XE-realtidsovervågningssystemet til Multi-Zone Head-partitionens trykstyring, fra Slurry-formlen til Pad-kompressionsforholdet, kan hver variabel modelleres præcist for at opnå ét mål: at gøre overfladen "ensartet og kontrollerbar" som et spejl.

Metalforbindelsernes "Sorte Svane": Muligheder og udfordringer for små kobberpartikler

En anden lidt kendt detalje er, at Small Grain Cu er ved at blive en vigtig materialevej til lavtemperatur-hybridbinding.

Hvorfor? Fordi småkornet kobber er mere tilbøjelige til at danne pålidelige Cu-Cu-forbindelser ved lave temperaturer.

Problemet er dog, at småkornet kobber er mere udsat for Dishing under CMP-processen, hvilket direkte fører til en sammentrækning af procesvinduet og en kraftig stigning i sværhedsgraden af ​​processtyring. Løsning? Kun en mere præcis CMP-parametermodellering og feedbackkontrolsystem kan sikre, at poleringskurverne under forskellige Cu-morfologiforhold er forudsigelige og justerbare.

Dette er ikke en enkeltpunkts procesudfordring, men en udfordring til procesplatformens muligheder.

Vetek virksomhed er specialiseret i produktionCMP poleringsslamDens kernefunktion er at opnå fin fladhed og polering af materialeoverfladen under den synergistiske virkning af kemisk korrosion og mekanisk slibning for at opfylde kravene til planhed og overfladekvalitet på nano-niveau.