كيف تعيد تقنية CMP تشكيل مشهد صناعة الرقائق

على مدى السنوات القليلة الماضية، تم التنازل تدريجياً عن مركز الصدارة في تكنولوجيا التعبئة والتغليف إلى "تكنولوجيا قديمة" على ما يبدو -CMP(التلميع الميكانيكي الكيميائي). عندما يصبح Hybrid Bonding هو الدور الرائد للجيل الجديد من العبوات المتقدمة، ينتقل CMP تدريجيًا من خلف الكواليس إلى دائرة الضوء.

وهذا ليس عودة للتكنولوجيا، بل عودة إلى المنطق الصناعي: فخلف كل قفزة جيلية، هناك تطور جماعي للقدرات التفصيلية. وCMP هو "ملك التفاصيل" الأكثر بساطة ولكنه بالغ الأهمية.

من التسطيح التقليدي إلى العمليات الرئيسية

إن وجود مؤتمر الأطراف العامل المعني باجتماع الأطراف لم يكن قط من أجل "الابتكار" منذ البداية، بل من أجل "حل المشاكل".

هل مازلت تتذكر هياكل التوصيل البيني متعدد المعادن خلال فترات العقد 0.8μm و0.5μm و0.35μm؟ في ذلك الوقت، كان تعقيد تصميم الرقائق أقل بكثير مما هو عليه اليوم. ولكن حتى بالنسبة لطبقة الترابط الأساسية، بدون استواء السطح الناتج عن CMP، فإن عمق التركيز غير الكافي للطباعة الحجرية الضوئية، وسماكة النقش غير المتساوية، والوصلات البينية الفاشلة ستكون جميعها مشاكل قاتلة.

مع دخول عصر ما بعد قانون مور، لم نعد نسعى فقط إلى تقليل حجم الرقاقة، ولكننا نولي المزيد من الاهتمام للتكديس والتكامل على مستوى النظام. الربط الهجين، 3D DRAM، CUA (CMOS تحت المصفوفة)، COA (CMOS فوق المصفوفة)... المزيد والمزيد من الهياكل ثلاثية الأبعاد المعقدة جعلت "الواجهة السلسة" لم تعد مثالية بل ضرورة.

ومع ذلك، لم تعد CMP خطوة استواء بسيطة؛ بل أصبح عاملاً حاسماً في نجاح أو فشل عملية التصنيع.

الترابط الهجين هو في الأساس عملية ربط طبقة عازلة من المعدن والمعدن على مستوى الواجهة. يبدو الأمر وكأنه "ملاءم"، ولكنه في الواقع أحد نقاط الاقتران الأكثر تطلبًا في مسار صناعة التغليف المتقدمة بأكمله:

• يجب ألا تتجاوز خشونة السطح 0.2 نانومتر
• يجب التحكم في عملية فصل النحاس خلال 5 نانومتر (خاصة في سيناريو التلدين بدرجة حرارة منخفضة)
• يؤثر الحجم وكثافة التوزيع والشكل الهندسي للوحة النحاس بشكل مباشر على معدل التجويف والإنتاج
• سيتم تضخيم إجهاد الرقاقة والقوس والصفحة وعدم انتظام السمك على أنها "متغيرات قاتلة"
• يجب أيضًا أن يعتمد توليد طبقات الأكسيد والفراغ أثناء عملية التلدين على "إمكانية التحكم المدفونة مسبقًا" لـ CMP مسبقًا.

ويتولى مؤتمر الأطراف العامل المعني باجتماع الأطراف هنا دور الحركة الختامية قبل "الحركة النهائية الكبرى"

ما إذا كان السطح مسطحًا بدرجة كافية، وما إذا كان النحاس ساطعًا بدرجة كافية وما إذا كانت الخشونة صغيرة بدرجة كافية، يحدد "خط البداية" لجميع عمليات التغليف اللاحقة.

تحديات العملية: ليس فقط التوحيد، ولكن أيضًا "القدرة على التنبؤ"

من مسار حل المواد التطبيقية، فإن تحديات CMP تذهب إلى ما هو أبعد من التوحيد:

• مجموعة إلى مجموعة (بين الدُفعات)
• رقاقة إلى رقاقة (بين الرقاقات
• ضمن ويفر
• داخل يموت

وفي الوقت نفسه، مع تقدم عقد العملية، يجب أن يكون كل مؤشر للتحكم في Rs (مقاومة الصفائح)، ودقة التقطيع/التجويف، والخشونة Ra عند دقة "مستوى النانومتر". لم تعد هذه مشكلة يمكن حلها عن طريق تعديل معلمات الجهاز، بل التحكم التعاوني على مستوى النظام:

• لقد تطورت CMP من عملية جهاز أحادي النقطة إلى إجراء على مستوى النظام يتطلب الإدراك والتغذية الراجعة والتحكم في الحلقة المغلقة.
• من نظام المراقبة في الوقت الحقيقي RTPC-XE إلى التحكم في ضغط قسم الرأس متعدد المناطق، ومن صيغة الملاط إلى نسبة ضغط الوسادة، يمكن تصميم كل متغير بدقة لتحقيق هدف واحد فقط: جعل السطح "موحدًا ويمكن التحكم فيه" مثل المرآة.

"البجعة السوداء" للترابطات المعدنية: الفرص والتحديات لجزيئات النحاس الصغيرة

هناك تفصيل آخر غير معروف وهو أن Small Grain Cu أصبح مسارًا ماديًا مهمًا للترابط الهجين في درجات الحرارة المنخفضة.

لماذا؟ لأن النحاس ذو الحبيبات الصغيرة من المرجح أن يشكل وصلات Cu-Cu موثوقة عند درجات حرارة منخفضة.

ومع ذلك، تكمن المشكلة في أن النحاس ذو الحبيبات الصغيرة يكون أكثر عرضة للتقطيع أثناء عملية CMP، مما يؤدي بشكل مباشر إلى انكماش نافذة العملية وزيادة حادة في صعوبة التحكم في العملية. حل؟ فقط نظام أكثر دقة لنمذجة معلمات CMP والتحكم في ردود الفعل يمكن أن يضمن أن منحنيات التلميع في ظل ظروف مورفولوجيا النحاس المختلفة يمكن التنبؤ بها وقابلة للتعديل.

وهذا ليس تحديًا لعملية من نقطة واحدة، ولكنه تحدي لقدرات النظام الأساسي للعملية.

شركة Vetek متخصصة في الإنتاجملاط تلميع CMPوتتمثل وظيفتها الأساسية في تحقيق التسطيح الدقيق وتلميع سطح المادة تحت التأثير التآزري للتآكل الكيميائي والطحن الميكانيكي لتلبية متطلبات التسطيح وجودة السطح على مستوى النانو.