چگونه فناوری CMP چشم انداز تولید تراشه را تغییر می دهد

طی چند سال گذشته، مرحله مرکزی فناوری بسته بندی به تدریج به یک فناوری به ظاهر قدیمی واگذار شده است.CMP( پولیش مکانیکی شیمیایی). هنگامی که Hybrid Bonding به نقش اصلی نسل جدید بسته‌بندی پیشرفته تبدیل می‌شود، CMP به تدریج از پشت صحنه به کانون توجه می‌رود.

این تجدید حیات فناوری نیست، بلکه بازگشتی به منطق صنعتی است: پشت هر جهش نسلی، تکامل جمعی از قابلیت‌های دقیق وجود دارد. و CMP کم گفته ترین و در عین حال بسیار حیاتی ترین "پادشاه جزئیات" است.

از صاف کردن سنتی تا فرآیندهای کلیدی

وجود CMP از همان ابتدا برای «نوآوری» نبوده، بلکه برای «حل مشکلات» بوده است.

آیا هنوز ساختارهای اتصال چند فلزی را در طول دوره های گره 0.8μm، 0.5μm و 0.35μm به یاد دارید؟ در آن زمان، پیچیدگی طراحی تراشه بسیار کمتر از امروز بود. اما حتی برای ابتدایی‌ترین لایه اتصال، بدون صفحه‌بندی سطحی که توسط CMP ارائه می‌شود، عمق فوکوس ناکافی برای فوتولیتوگرافی، ضخامت حکاکی ناهموار، و اتصالات بین لایه‌ای ناموفق، همگی مشکلات مرگبار خواهند بود.

با ورود به دوران پس از قانون مور، ما دیگر صرفاً کاهش اندازه تراشه را دنبال نمی کنیم، بلکه توجه بیشتری به انباشته شدن و یکپارچه سازی در سطح سیستم داریم. پیوند ترکیبی، 3D DRAM، CUA (CMOS تحت آرایه)، COA (CMOS over array) ... ساختارهای سه بعدی پیچیده تر و بیشتر باعث شده است که "رابط صاف" دیگر ایده آل نباشد، بلکه یک ضرورت باشد.

با این حال، CMP دیگر یک مرحله مسطح سازی ساده نیست. به یک عامل تعیین کننده برای موفقیت یا شکست فرآیند تولید تبدیل شده است.

پیوند هیبریدی اساساً یک فرآیند پیوند فلز-فلز + لایه دی الکتریک در سطح رابط است. به نظر می رسد "مناسب" باشد، اما در واقع، یکی از خواستارترین نقاط اتصال در کل مسیر صنعت بسته بندی پیشرفته است:

• زبری سطح نباید از 0.2 نانومتر تجاوز کند
• ظروف مسی باید در عرض 5 نانومتر کنترل شود (به ویژه در سناریوی بازپخت در دمای پایین)
• اندازه، چگالی توزیع و مورفولوژی هندسی پد مس به طور مستقیم بر میزان حفره و عملکرد تأثیر می گذارد.
• تنش ویفر، کمان، تاب برداشتن، و عدم یکنواختی ضخامت، همه به عنوان "متغیرهای کشنده" بزرگ‌نمایی می‌شوند.
• تولید لایه‌های اکسیدی و Void در طول فرآیند آنیلینگ نیز باید از قبل به «قابلیت کنترل از قبل دفن‌شده» CMP متکی باشد.

و CMP در اینجا نقش حرکت پایانی را قبل از "حرکت نهایی نهایی" بر عهده می گیرد.

اینکه آیا سطح به اندازه کافی صاف است، آیا مس به اندازه کافی روشن است یا خیر و اینکه آیا زبری به اندازه کافی کوچک است، تعیین کننده "خط شروع" همه فرآیندهای بسته بندی بعدی است.

چالش های فرآیند: نه فقط یکنواختی، بلکه "پیش بینی پذیری"

از مسیر حل مواد کاربردی، چالش های CMP بسیار فراتر از یکنواختی است:

• لات به لات (بین دسته ها)
• ویفر به ویفر (بین ویفر
• درون ویفر
• درون Die

در همین حال، با پیشروی گره‌های فرآیند، هر شاخص کنترل Rs (مقاومت ورق)، دقت ظروف/ فرورفتگی، و زبری Ra باید در دقت «سطح نانومتری» باشد. این دیگر مشکلی نیست که بتوان آن را با تنظیم پارامتر دستگاه حل کرد، بلکه کنترل مشارکتی در سطح سیستم است:

• CMP از یک فرآیند دستگاه تک نقطه ای به یک عمل در سطح سیستم تبدیل شده است که به درک، بازخورد و کنترل حلقه بسته نیاز دارد.
• از سیستم مانیتورینگ بلادرنگ RTPC-XE گرفته تا کنترل فشار پارتیشن Multi-Zone Head، از فرمول Slurry تا نسبت تراکم پد، هر متغیری را می‌توان دقیقاً برای رسیدن به یک هدف مدل‌سازی کرد: یکنواخت و قابل کنترل کردن سطح مانند یک آینه.

"قوی سیاه" اتصالات فلزی: فرصت ها و چالش ها برای ذرات کوچک مس

یکی دیگر از جزئیات کمتر شناخته شده این است که مس دانه کوچک در حال تبدیل شدن به یک مسیر مواد مهم برای پیوند هیبریدی در دمای پایین است.

چرا؟ زیرا مس دانه ریز در دماهای پایین احتمال بیشتری دارد که اتصالات Cu-Cu قابل اعتماد ایجاد کند.

با این حال، مشکل این است که مس دانه ریز در طول فرآیند CMP بیشتر مستعد Dishing است که مستقیماً منجر به انقباض پنجره فرآیند و افزایش شدید دشواری کنترل فرآیند می شود. راه حل؟ فقط یک مدل سازی دقیق پارامتر CMP و سیستم کنترل بازخورد می تواند اطمینان حاصل کند که منحنی های پرداخت تحت شرایط مورفولوژی مختلف مس قابل پیش بینی و تنظیم هستند.

این یک چالش فرآیند تک نقطه ای نیست، بلکه چالشی برای قابلیت های پلت فرم فرآیند است.

شرکت وتک در زمینه تولید تخصص دارددوغاب پولیش CMPعملکرد اصلی آن دستیابی به صافی و صیقل دادن سطح مواد تحت اثر هم افزایی خوردگی شیمیایی و سنگ زنی مکانیکی برای برآوردن نیازهای مسطح و کیفیت سطح در سطح نانو است.