CMP テクノロジーはチップ製造の状況をどのように変えるのか

ここ数年、パッケージング技術の表舞台は、一見「古い技術」に徐々に譲りつつあります。CMP（化学機械研磨）。ハイブリッド ボンディングが新世代の高度なパッケージングの主役になると、CMP は舞台裏から徐々に脚光を浴びるようになります。

これはテクノロジーの復活ではなく、産業論理への回帰です。あらゆる世代の飛躍の背後には、詳細な機能の集合的な進化があります。そして CMP は、最も控えめでありながら非常に重要な「詳細の王様」です。

従来のフラット化から主要プロセスまで

CMPの存在は最初から決して「イノベーション」のためではなく、「課題解決」のためにありました。

0.8μm、0.5μm、0.35μmノード時代のマルチメタル配線構造をまだ覚えていますか?当時、チップ設計の複雑さは現在よりもはるかに低かったです。しかし、最も基本的な配線層であっても、CMPによる表面平坦化がなければ、フォトリソグラフィーの焦点深度不足、エッチング厚さの不均一、層間接続の失敗などはすべて致命的な問題となります。

ポストムーアの法則の時代に入ると、私たちはもはやチップサイズの縮小を追求するだけではなく、システムレベルでの積層と統合にもっと注意を払っています。ハイブリッド ボンディング、3D DRAM、CUA (CMOS アンダー アレイ)、COA (CMOS オーバー アレイ)... ますます複雑な 3 次元構造により、「スムーズなインターフェイス」はもはや理想ではなく必須となっています。

しかし、CMP はもはや単純な平坦化ステップではありません。それは製造プロセスの成功または失敗の決定的な要因となっています。

ハイブリッド ボンディングは本質的に、界面レベルでの金属-金属 + 誘電体層ボンディング プロセスです。これは「適合」しているように見えますが、実際には、先進的なパッケージング業界全体のルートの中で最も要求の厳しい結合点の 1 つです。

• 表面粗さは0.2nmを超えてはなりません
• 銅のディッシングは 5nm 以内に制御する必要があります (特に低温アニーリングのシナリオでは)
• Cu パッドのサイズ、分布密度、幾何学的形態は、キャビティ率と歩留まりに直接影響します。
• ウェーハ応力、反り、反り、厚さの不均一性はすべて「致命的な変数」として拡大されます。
• アニーリングプロセス中の酸化層とボイドの生成も、事前にCMPの「事前埋め込み制御性」に依存する必要があります。

そして、ここでのCMPは、「グランドフィナーレの動き」の前に最後の動きの役割を果たします。

表面が十分に平坦であるかどうか、銅の光沢が十分であるかどうか、粗さが十分に小さいかどうかが、後続のすべてのパッケージングプロセスの「スタートライン」を決定します。

プロセスの課題: 均一性だけでなく「予測可能性」も

アプライド マテリアルズのソリューション パスから見ると、CMP の課題は均一性をはるかに超えています。

• ロット間 (バッチ間)
• ウェハツーウェハ（ウェハ間）
• ウェハ内
• ダイ内

一方、プロセスノードの高度化に伴い、Rs（シート抵抗）管理、ディッシング・リセス精度、粗さRaなどの指標はすべて「ナノメートルレベル」の精度が求められます。これはもはやデバイスのパラメータ調整によって解決できる問題ではなく、システムレベルの協調制御によって解決されます。

• CMP は、単一ポイントのデバイス プロセスから、認識、フィードバック、閉ループ制御を必要とするシステム レベルのアクションに進化しました。
• RTPC-XE リアルタイム監視システムからマルチゾーン ヘッドのパーティション圧力制御、スラリーの配合からパッドの圧縮率に至るまで、あらゆる変数を正確にモデル化して、表面を鏡のように「均一かつ制御可能」にするという 1 つの目標を達成するだけです。

金属相互接続の「ブラック スワン」: 小さな銅粒子の機会と課題

もう 1 つのあまり知られていない詳細は、小粒銅が低温ハイブリッド接合の重要な材料経路になりつつあることです。

なぜ？粒度の小さい銅は、低温で信頼性の高い Cu-Cu 接続を形成する可能性が高いためです。

しかし、問題は、粒径の小さい銅はCMPプロセス中にディッシングを受けやすく、これがプロセスウィンドウの縮小とプロセス制御の難しさの急激な増加に直接つながることです。解決？より正確な CMP パラメータ モデリングとフィードバック制御システムのみが、さまざまな Cu 形態条件下での研磨曲線を予測可能かつ調整可能にすることができます。

これは単一点のプロセスの課題ではなく、プロセス プラットフォームの機能に対する課題です。

Vetek 会社は生産を専門としていますCMP研磨剤,その中心的な機能は、化学的腐食と機械的研削の相乗効果の下で材料表面の微細な平坦性と研磨を実現し、ナノレベルでの平坦性と表面品質の要件を満たすことです。