Como a tecnologia CMP remodela o cenário da fabricação de chips

Nos últimos anos, o centro da tecnologia de embalagens foi gradualmente cedido a uma aparentemente "tecnologia antiga" -CMP(Polimento Químico Mecânico). Quando a Hybrid Bonding se torna o papel principal da nova geração de embalagens avançadas, a CMP está gradualmente saindo dos bastidores para o centro das atenções.

Isto não é um ressurgimento da tecnologia, mas um regresso à lógica industrial: por trás de cada salto geracional, existe uma evolução colectiva de capacidades detalhadas. E o CMP é o "Rei dos Detalhes" mais discreto, mas extremamente crucial.

Do nivelamento tradicional aos processos-chave

A existência do CMP nunca foi para “inovação” desde o início, mas para “resolver problemas”.

Você ainda se lembra das estruturas de interconexão multimetálicas durante os períodos dos nós de 0,8 μm, 0,5 μm e 0,35 μm? Naquela época, a complexidade do design do chip era muito menor do que é hoje. Mas mesmo para a camada de interconexão mais básica, sem a planarização da superfície trazida pelo CMP, a profundidade de foco insuficiente para a fotolitografia, a espessura irregular da gravação e as falhas nas conexões intercamadas seriam problemas fatais.

Entrando na era pós-Lei de Moore, não buscamos mais apenas a redução do tamanho do chip, mas prestamos mais atenção ao empilhamento e à integração no nível do sistema. Ligação Híbrida, DRAM 3D, CUA (CMOS under array), COA (CMOS over array)... Estruturas tridimensionais cada vez mais complexas fizeram com que uma "interface suave" não fosse mais um ideal, mas uma necessidade.

Contudo, o CMP não é mais uma simples etapa de planarização; tornou-se um fator decisivo para o sucesso ou fracasso do processo de fabricação.

A ligação híbrida é essencialmente um processo de ligação de camada metal-metal + dielétrica no nível da interface. Parece um “encaixe”, mas na verdade é um dos pontos de acoplamento mais exigentes em todo o percurso da indústria de embalagens avançadas:

• A rugosidade da superfície não deve exceder 0,2 nm
• O prato de cobre deve ser controlado dentro de 5 nm (especialmente no cenário de recozimento em baixa temperatura)
• O tamanho, a densidade de distribuição e a morfologia geométrica da almofada de Cu afetam diretamente a taxa de cavidade e o rendimento
• A tensão do wafer, o arco, o empenamento e a não uniformidade da espessura serão ampliados como "variáveis ​​fatais"
• A geração de camadas de óxido e vazios durante o processo de recozimento também deve contar antecipadamente com a "controlabilidade pré-enterrada" do CMP.

E o CMP aqui assume o papel de movimento de fechamento antes do "movimento de grande final"

Se a superfície é suficientemente plana, se o cobre é suficientemente brilhante e se a rugosidade é suficientemente pequena determinam a "linha de partida" de todos os processos de embalagem subsequentes.

Desafios do processo: não apenas uniformidade, mas também “previsibilidade”

No caminho da solução de Materiais Aplicados, os desafios do CMP vão muito além da uniformidade:

• Lote a lote (entre lotes)
• Wafer-to-Wafer (entre wafers
• Dentro da bolacha
• Dentro da morte

Enquanto isso, à medida que os nós do processo avançam, todos os indicadores de controle Rs (resistência da folha), precisão de inclinação/reentrância e rugosidade Ra devem estar no "nível nanométrico" de precisão. Este não é mais um problema que pode ser resolvido pelo ajuste de parâmetros do dispositivo, mas sim pelo controle colaborativo em nível de sistema:

• O CMP evoluiu de um processo de dispositivo de ponto único para uma ação em nível de sistema que requer percepção, feedback e controle de circuito fechado.
• Do sistema de monitoramento em tempo real RTPC-XE ao controle de pressão da partição Multi-Zone Head, da fórmula Slurry à taxa de compressão do Pad, cada variável pode ser modelada com precisão apenas para atingir um objetivo: tornar a superfície "uniforme e controlável" como um espelho.

O "Cisne Negro" das Interconexões Metálicas: Oportunidades e Desafios para Pequenas Partículas de Cobre

Outro detalhe pouco conhecido é que o Cu de grão pequeno está se tornando um importante caminho de material para ligações híbridas em baixas temperaturas.

Por que? Porque o cobre de granulação pequena tem maior probabilidade de formar conexões Cu-Cu confiáveis ​​em baixas temperaturas.

No entanto, o problema é que o cobre de granulação pequena é mais propenso a formar pratos durante o processo CMP, o que leva diretamente a uma contração da janela do processo e a um aumento acentuado na dificuldade de controle do processo. Solução? Somente uma modelagem de parâmetros CMP mais precisa e um sistema de controle de feedback podem garantir que as curvas de polimento sob diferentes condições de morfologia do Cu sejam previsíveis e ajustáveis.

Este não é um desafio de processo único, mas um desafio às capacidades da plataforma de processo.

A empresa Vetek é especializada na produçãoPasta de polimento CMP,Sua função principal é obter planicidade fina e polimento da superfície do material sob o efeito sinérgico da corrosão química e retificação mecânica para atender aos requisitos de planicidade e qualidade da superfície no nível nano.