In che modo la tecnologia CMP rimodella il panorama della produzione di chip

Negli ultimi anni il centro della tecnologia degli imballaggi è stato progressivamente ceduto a una tecnologia apparentemente "vecchia" -CMP(Lucidatura Chimico Meccanica). Quando l’Hybrid Bonding diventa il protagonista della nuova generazione di imballaggi avanzati, CMP passa gradualmente da dietro le quinte ai riflettori.

Non si tratta di una rinascita della tecnologia, ma di un ritorno alla logica industriale: dietro ogni salto generazionale c’è un’evoluzione collettiva di capacità dettagliate. E CMP è il "Re dei dettagli" più discreto ma estremamente cruciale.

Dall'appiattimento tradizionale ai processi chiave

Fin dall'inizio l'esistenza di CMP non è mai stata finalizzata all'"innovazione", ma alla "soluzione dei problemi".

Ricordi ancora le strutture di interconnessione multimetallo durante i periodi dei nodi da 0,8μm, 0,5μm e 0,35μm? Allora la complessità della progettazione dei chip era molto inferiore a quella odierna. Ma anche per lo strato di interconnessione più elementare, senza la planarizzazione superficiale portata dal CMP, una profondità di fuoco insufficiente per la fotolitografia, uno spessore di incisione irregolare e connessioni interstrato fallite sarebbero tutti problemi fatali.

Entrando nell'era post-Legge di Moore, non perseguiamo più semplicemente la riduzione delle dimensioni dei chip, ma prestiamo maggiore attenzione allo stacking e all'integrazione a livello di sistema. Bonding ibrido, DRAM 3D, CUA (CMOS under array), COA (CMOS over array)... Strutture tridimensionali sempre più complesse hanno reso una "interfaccia liscia" non più un ideale ma una necessità.

Tuttavia, il CMP non è più una semplice fase di planarizzazione; è diventato un fattore decisivo per il successo o il fallimento del processo produttivo.

Il bonding ibrido è essenzialmente un processo di bonding metallo-metallo + strato dielettrico a livello di interfaccia. Sembra una “misura”, ma in realtà è uno dei punti di accoppiamento più impegnativi nell’intero percorso dell’industria dell’imballaggio avanzato:

• La rugosità della superficie non deve superare 0,2 nm
• La lavorazione del rame deve essere controllata entro 5 nm (soprattutto nello scenario di ricottura a bassa temperatura)
• Le dimensioni, la densità di distribuzione e la morfologia geometrica del cuscinetto in Cu influenzano direttamente il tasso di cavità e la resa
• Lo stress del wafer, l'incurvamento, la deformazione e la non uniformità dello spessore verranno tutti amplificati come "variabili fatali"
• Anche la generazione di strati di ossido e di vuoto durante il processo di ricottura deve fare affidamento in anticipo sulla "controllabilità pre-sepolta" del CMP.

E il CMP qui assume il ruolo di mossa di chiusura prima della "mossa del gran finale"

Se la superficie è sufficientemente piatta, se il rame è sufficientemente brillante e se la rugosità è sufficientemente piccola determinano la "linea di partenza" di tutti i successivi processi di confezionamento.

Sfide di processo: non solo uniformità, ma anche “prevedibilità”

Dal percorso risolutivo di Applied Materials, le sfide di CMP vanno ben oltre l’uniformità:

• Da lotto a lotto (tra lotti)
• Wafer-to-Wafer (tra wafer
• All'interno di Wafer
• Dentro morire

Nel frattempo, man mano che i nodi del processo avanzano, ogni indicatore del controllo Rs (resistenza del foglio), della precisione dell'incavo/incasso e della rugosità Ra deve essere a una precisione a "livello nanometrico". Questo non è più un problema che può essere risolto modificando i parametri del dispositivo, ma piuttosto un controllo collaborativo a livello di sistema:

• Il CMP si è evoluto da un processo basato su un singolo punto a un'azione a livello di sistema che richiede percezione, feedback e controllo a circuito chiuso.
• Dal sistema di monitoraggio in tempo reale RTPC-XE al controllo della pressione di partizione della testata multizona, dalla formula del liquame al rapporto di compressione del tampone, ogni variabile può essere modellata con precisione solo per raggiungere un obiettivo: rendere la superficie "uniforme e controllabile" come uno specchio.

Il "cigno nero" delle interconnessioni metalliche: opportunità e sfide per le piccole particelle di rame

Un altro dettaglio poco noto è che il Cu a grana piccola sta diventando un materiale importante per il legame ibrido a bassa temperatura.

Perché? Perché il rame a grana piccola ha maggiori probabilità di formare connessioni Cu-Cu affidabili a basse temperature.

Tuttavia, il problema è che il rame a grana piccola è più incline al Dishing durante il processo CMP, il che porta direttamente ad una contrazione della finestra del processo e ad un forte aumento della difficoltà di controllo del processo. Soluzione? Solo un sistema di modellazione dei parametri CMP e di controllo del feedback più preciso può garantire che le curve di lucidatura in diverse condizioni morfologiche del Cu siano prevedibili e regolabili.

Questa non è una sfida di processo a punto singolo, ma una sfida alle capacità della piattaforma di processo.

L'azienda Vetek è specializzata nella produzioneBoiacca lucidante CMPLa sua funzione principale è quella di ottenere una planarità fine e una lucidatura della superficie del materiale sotto l'effetto sinergico della corrosione chimica e della rettifica meccanica per soddisfare i requisiti di planarità e qualità della superficie a livello nanometrico.