Comment la technologie CMP remodèle-t-elle le paysage de la fabrication de puces

Au cours des dernières années, la place centrale de la technologie de l'emballage a été progressivement cédée à une technologie apparemment « ancienne » -CMP(Polissage Mécanique Chimique). Alors que le collage hybride devient le rôle principal de la nouvelle génération d’emballages avancés, CMP passe progressivement des coulisses au devant de la scène.

Il ne s’agit pas d’une résurgence de la technologie, mais d’un retour à la logique industrielle : derrière chaque saut générationnel se cache une évolution collective des capacités de détail. Et CMP est le « roi des détails » le plus discret mais extrêmement crucial.

De l'aplatissement traditionnel aux processus clés

Dès le début, l'existence du CMP n'a jamais été destinée à « l'innovation », mais à « résoudre des problèmes ».

Vous souvenez-vous encore des structures d'interconnexion multimétalliques pendant les périodes de nœuds de 0,8 μm, 0,5 μm et 0,35 μm ? À l’époque, la complexité de la conception des puces était bien moindre qu’aujourd’hui. Mais même pour la couche d'interconnexion la plus élémentaire, sans la planarisation de la surface apportée par le CMP, une profondeur de focalisation insuffisante pour la photolithographie, une épaisseur de gravure inégale et des connexions intercouches défaillantes seraient autant de problèmes fatals.

À l'aube de l'ère post-loi de Moore, nous ne nous contentons plus de réduire la taille des puces, mais accordons davantage d'attention à l'empilement et à l'intégration au niveau du système. Hybrid Bonding, 3D DRAM, CUA (CMOS under array), COA (CMOS over array)... Des structures tridimensionnelles de plus en plus complexes ont fait d'une "interface fluide" non plus un idéal mais une nécessité.

Cependant, la CMP n'est plus une simple étape de planarisation ; elle est devenue un facteur décisif de succès ou d’échec du processus de fabrication.

Le collage hybride est essentiellement un processus de liaison métal-métal + couche diélectrique au niveau de l'interface. Cela semble être un « ajustement », mais en fait, il s’agit de l’un des points de couplage les plus exigeants de tout le parcours de l’industrie de l’emballage avancé :

• La rugosité de la surface ne doit pas dépasser 0,2 nm
• Le Copper Dishing doit être contrôlé dans un rayon de 5 nm (en particulier dans le scénario de recuit à basse température)
• La taille, la densité de distribution et la morphologie géométrique du tampon de Cu affectent directement le taux de cavité et le rendement
• La contrainte de la plaquette, la courbure, le gauchissement et la non-uniformité de l'épaisseur seront tous amplifiés en tant que « variables fatales »
• La génération de couches d'oxyde et de vides pendant le processus de recuit doit également s'appuyer à l'avance sur la « contrôlabilité pré-enterrée » du CMP.

Et le CMP assume ici le rôle du coup de clôture avant le "mouvement de grande finale".

Que la surface soit suffisamment plate, que le cuivre soit suffisamment brillant et que la rugosité soit suffisamment petite déterminent la « ligne de départ » de tous les processus d'emballage ultérieurs.

Défis des processus : non seulement l'uniformité, mais aussi la « prévisibilité »

Du point de vue de la solution d'Applied Materials, les défis du CMP vont bien au-delà de l'uniformité :

• Lot à lot (entre lots)
• Wafer-to-Wafer (entre tranches
• Dans la plaquette
• Dans la mort

Pendant ce temps, à mesure que les nœuds du processus avancent, chaque indicateur de contrôle Rs (résistance de feuille), de précision de bombage/évidement et de rugosité Ra doit être d'une précision de « niveau nanométrique ». Il ne s'agit plus d'un problème qui peut être résolu par le réglage des paramètres de l'appareil, mais plutôt par un contrôle collaboratif au niveau du système :

• CMP a évolué d'un processus de périphérique unique à une action au niveau du système qui nécessite une perception, un retour d'information et un contrôle en boucle fermée.
• Du système de surveillance en temps réel RTPC-XE au contrôle de la pression de séparation de la tête multizone, de la formule du lisier au taux de compression du tampon, chaque variable peut être modélisée avec précision dans le seul but d'atteindre un seul objectif : rendre la surface « uniforme et contrôlable » comme un miroir.

Le « cygne noir » des interconnexions métalliques : opportunités et défis pour les petites particules de cuivre

Un autre détail peu connu est que le Small Grain Cu devient un matériau important pour le collage hybride à basse température.

Pourquoi? Parce que le cuivre à petits grains est plus susceptible de former des connexions Cu-Cu fiables à basse température.

Cependant, le problème est que le cuivre à petits grains est plus sujet au Dishing pendant le processus CMP, ce qui conduit directement à une contraction de la fenêtre de processus et à une forte augmentation de la difficulté de contrôle du processus. Solution? Seul un système de modélisation des paramètres CMP et de contrôle par rétroaction plus précis peut garantir que les courbes de polissage dans différentes conditions de morphologie du Cu sont prévisibles et réglables.

Il ne s’agit pas d’un défi de processus ponctuel, mais d’un défi posé aux capacités de la plateforme de processus.

La société Vetek est spécialisée dans la productionBoue de polissage CMP,Sa fonction principale est d'obtenir une planéité fine et un polissage de la surface du matériau sous l'effet synergique de la corrosion chimique et du meulage mécanique pour répondre aux exigences de planéité et de qualité de surface au niveau nano.