¿Cómo la tecnología CMP remodela el panorama de la fabricación de chips?

En los últimos años, el protagonismo de la tecnología de embalaje ha ido cediendo progresivamente a una tecnología aparentemente "antigua":CMP(Pulido Químico Mecánico). Cuando Hybrid Bonding se convierte en el papel principal de la nueva generación de envases avanzados, CMP está pasando gradualmente de detrás de escena al centro de atención.

No se trata de un resurgimiento de la tecnología, sino de un retorno a la lógica industrial: detrás de cada salto generacional, hay una evolución colectiva de capacidades detalladas. Y CMP es el "Rey de los Detalles" más discreto pero extremadamente crucial.

Del aplanamiento tradicional a los procesos clave

La existencia de CMP nunca ha sido para "innovar" desde el principio, sino para "resolver problemas".

¿Todavía recuerdas las estructuras de interconexión multimetálica durante los períodos de nodos de 0,8 μm, 0,5 μm y 0,35 μm? En aquel entonces, la complejidad del diseño de chips era mucho menor que hoy. Pero incluso para la capa de interconexión más básica, sin la planarización de la superficie aportada por CMP, la profundidad de enfoque insuficiente para la fotolitografía, el espesor de grabado desigual y las conexiones fallidas entre capas serían problemas fatales.

Al entrar en la era posterior a la Ley de Moore, ya no nos limitamos a reducir el tamaño del chip, sino que prestamos más atención al apilamiento y la integración a nivel del sistema. Enlace híbrido, 3D DRAM, CUA (CMOS bajo matriz), COA (CMOS sobre matriz)... Las estructuras tridimensionales cada vez más complejas han hecho que una "interfaz fluida" ya no sea un ideal sino una necesidad.

Sin embargo, CMP ya no es un simple paso de planarización; se ha convertido en un factor decisivo para el éxito o el fracaso del proceso de fabricación.

La unión híbrida es esencialmente un proceso de unión de capa metal-metal + dieléctrico a nivel de interfaz. Parece un "ajuste", pero en realidad es uno de los puntos de acoplamiento más exigentes en toda la ruta de la industria del embalaje avanzado:

• La rugosidad de la superficie no debe exceder los 0,2 nm.
• El revestimiento de cobre debe controlarse dentro de los 5 nm (especialmente en el escenario de recocido a baja temperatura)
• El tamaño, la densidad de distribución y la morfología geométrica de la almohadilla de Cu afectan directamente la tasa de cavidad y el rendimiento.
• La tensión de la oblea, el arco, la deformación y la falta de uniformidad del espesor se magnificarán como "variables fatales".
• La generación de capas de óxido y vacíos durante el proceso de recocido también debe depender de la "controlabilidad preenterrada" del CMP por adelantado.

Y el CMP aquí asume el papel del movimiento final antes del "gran movimiento final".

Si la superficie es lo suficientemente plana, si el cobre es lo suficientemente brillante y si la rugosidad es lo suficientemente pequeña, determinan el "punto de partida" de todos los procesos de envasado posteriores.

Desafíos del proceso: no sólo uniformidad, sino también "previsibilidad"

Desde el camino de solución de Applied Materials, los desafíos de CMP van mucho más allá de la uniformidad:

• Lote a lote (entre lotes)
• Oblea a oblea (entre obleas
• Dentro de la oblea
• Dentro de morir

Mientras tanto, a medida que avanzan los nodos del proceso, se requiere que cada indicador de control Rs (resistencia de la lámina), precisión de vaciado/rebaje y rugosidad Ra tenga una precisión de "nivel nanométrico". Este ya no es un problema que pueda resolverse mediante el ajuste de parámetros del dispositivo, sino más bien un control colaborativo a nivel del sistema:

• CMP ha evolucionado desde un proceso de dispositivo de un solo punto a una acción a nivel de sistema que requiere percepción, retroalimentación y control de circuito cerrado.
• Desde el sistema de monitoreo en tiempo real RTPC-XE hasta el control de presión de partición del cabezal multizona, desde la fórmula del lodo hasta la relación de compresión de la almohadilla, cada variable se puede modelar con precisión solo para lograr un objetivo: hacer que la superficie sea "uniforme y controlable" como un espejo.

El "cisne negro" de las interconexiones metálicas: oportunidades y desafíos para las pequeñas partículas de cobre

Otro detalle poco conocido es que el Cu de grano pequeño se está convirtiendo en un material importante para la unión híbrida a baja temperatura.

¿Por qué? Porque es más probable que el cobre de grano pequeño forme conexiones Cu-Cu fiables a bajas temperaturas.

Sin embargo, el problema es que el cobre de grano pequeño es más propenso a desintegrarse durante el proceso CMP, lo que conduce directamente a una contracción de la ventana del proceso y a un fuerte aumento de la dificultad de control del proceso. ¿Solución? Solo un sistema de control de retroalimentación y modelado de parámetros CMP más preciso puede garantizar que las curvas de pulido bajo diferentes condiciones de morfología de Cu sean predecibles y ajustables.

Este no es un desafío de proceso de un solo punto, sino un desafío a las capacidades de la plataforma de proceso.

La empresa Vetek se especializa en la producción.Lechada de pulido CMPSu función principal es lograr una fina planitud y pulido de la superficie del material bajo el efecto sinérgico de la corrosión química y el rectificado mecánico para cumplir con los requisitos de planitud y calidad de la superficie a nivel nano.