Как технология CMP меняет ландшафт производства чипов

За последние несколько лет центральное место в технологии упаковки постепенно уступило, казалось бы, «старую технологию» —КМП(Химико-механическая полировка). Когда гибридное соединение становится ведущей ролью нового поколения современной упаковки, CMP постепенно выходит из-за кулис в центр внимания.

Это не возрождение технологий, а возврат к индустриальной логике: за каждым скачком поколений стоит коллективная эволюция детальных возможностей. И CMP — это самый сдержанный, но чрезвычайно важный «Король деталей».

От традиционного выравнивания к ключевым процессам

Существование CMP с самого начала никогда не было направлено на «инновации», а на «решение проблем».

Вы все еще помните структуры межметаллических соединений в периоды узлов 0,8 мкм, 0,5 мкм и 0,35 мкм? В то время сложность проектирования чипов была намного меньше, чем сегодня. Но даже для самого базового слоя межсоединений без выравнивания поверхности, обеспечиваемого CMP, недостаточная глубина фокуса для фотолитографии, неравномерная толщина травления и неудачные межслоевые соединения - все это было бы фатальными проблемами.

Вступая в эру пост-закона Мура, мы больше не стремимся просто уменьшить размер чипов, но уделяем больше внимания стекированию и интеграции на системном уровне. Гибридное соединение, 3D DRAM, CUA (CMOS под массивом), COA (CMOS поверх массива)... Все более сложные трехмерные структуры сделали «гладкий интерфейс» уже не идеалом, а необходимостью.

Однако CMP больше не является простым шагом планаризации; оно стало решающим фактором успеха или неудачи производственного процесса.

Гибридное соединение — это, по сути, процесс соединения металл-металл + диэлектрический слой на уровне интерфейса. Кажется, что это «подгонка», но на самом деле это одна из самых сложных точек соединения на всем пути современной упаковочной индустрии:

• Шероховатость поверхности не должна превышать 0,2 нм.
• Медный дишинг должен контролироваться в пределах 5 нм (особенно в случае низкотемпературного отжига).
• Размер, плотность распределения и геометрическая морфология медной подушки напрямую влияют на производительность и производительность полости.
• Напряжение пластины, изгиб, коробление и неоднородность толщины будут преувеличены как «фатальные переменные».
• Генерация оксидных слоев и пустот во время процесса отжига также должна заранее зависеть от «заранее скрытой управляемости» CMP.

И CMP здесь берет на себя роль заключительного хода перед «грандиозным финальным ходом».

Достаточно ли ровная поверхность, достаточно ли блестящая медь и достаточно ли мала шероховатость, определяют «стартовую линию» всех последующих процессов упаковки.

Проблемы процесса: не только единообразие, но и «предсказуемость»

С точки зрения решения Applied Materials, проблемы CMP выходят далеко за рамки единообразия:

• От партии к партии (между партиями)
• Wafer-to-Wafer (между пластинами)
• Внутри пластины
• Внутри умереть

Между тем, по мере развития технологических узлов каждый показатель контроля Rs (сопротивления листа), точности выемки/выемки и шероховатости Ra должен соответствовать точности «нанометрового уровня». Это уже не проблема, которую можно решить путем настройки параметров устройства, а скорее совместный контроль на уровне системы:

• КМП превратился из одноточечного процесса устройства в действие на уровне системы, требующее восприятия, обратной связи и управления с обратной связью.
• От системы мониторинга в реальном времени RTPC-XE до контроля давления в перегородках Multi-Zone Head, от формулы Slurry до степени сжатия Pad — каждая переменная может быть точно смоделирована только для достижения одной цели: сделать поверхность «однородной и контролируемой», как зеркало.

«Черный лебедь» металлических соединений: возможности и проблемы для малых частиц меди

Еще одна малоизвестная деталь заключается в том, что мелкозернистая медь становится важным материалом для низкотемпературного гибридного соединения.

Почему? Потому что мелкозернистая медь с большей вероятностью образует надежные соединения Cu-Cu при низких температурах.

Однако проблема в том, что мелкозернистая медь более склонна к Дишингу в процессе ХМП, что непосредственно приводит к сужению технологического окна и резкому увеличению сложности управления процессом. Решение? Только более точное моделирование параметров CMP и система управления с обратной связью могут гарантировать, что кривые полировки при различных условиях морфологии Cu будут предсказуемыми и регулируемыми.

Это не проблема какого-то одного процесса, а проблема возможностей платформы процесса.

Компания Ветек специализируется на производствеПолировальная суспензия КМПЕго основная функция заключается в достижении идеальной плоскостности и полировки поверхности материала под синергическим эффектом химической коррозии и механического шлифования для удовлетворения требований к плоскостности и качеству поверхности на наноуровне.