Пластины для CMP-соединения
CMP-полированные кремниевые пластины с шероховатостью поверхности менее 0.2nm RMS для гибридного соединения, сращивания и DBI. Классы Cu/SiO₂, SiO₂/SiO₂ и прямого межсоединения (Direct Bond Interconnect) для 3D IC, HBM4 и стекирования CIS.
Обзор
Пластины для CMP-соединения (химико-механическая полировка) — это базовая подложка для технологий гибридного соединения, сращивания и прямого межсоединения (DBI), ключевых факторов 3D-стекирования ИС, памяти HBM4 и перспективных КМОП-сенсоров изображения. Эти пластины проходят прецизионную CMP, обеспечивая шероховатость поверхности ниже 0.2nm RMS, контроль углубления Cu-площадок в пределах 1–5nm и общую вариацию толщины менее 1μm — спецификации, необходимые для бездефектного (без пустот) соединения пластина-пластина с высоким выходом годных.
GINECHIP поставляет пластины для CMP-соединения классов гибридного соединения Cu/SiO₂, сращивания SiO₂/SiO₂ и совместимых с DBI. Наши пластины доступны диаметрами от 100mm до 300mm, а процессы CMP адаптируются под вашу конкретную топологию площадок, плотность рисунка и требования к соединению. Каждая пластина проходит комплексную метрологию, включая AFM-шероховатость поверхности, профилометрию дишинга Cu, анализ металлического загрязнения TXRF и измерение поверхностной энергии.
Типы соединения
Cu/SiO₂ Hybrid Bonding
Наивысшая плотностьCMP-полированные пластины с углублёнными Cu-площадками (углубление 1–5nm) в диэлектрической матрице SiO₂. При гибридном соединении при комнатной температуре поверхности SiO₂ сначала соединяются силами Ван-дер-Ваальса, затем Cu-площадки расширяются во время отжига (200–400°C), образуя герметичное проводящее соединение. Это позволяет достичь шага межсоединений вплоть до 1μm — наивысшей плотности среди всех технологий соединения. Критично для 3D-стекирования ИС, КМОП-сенсоров изображения с обратной подсветкой и стеков памяти HBM3E/HBM4.
Fusion Bonding (SiO₂/SiO₂)
Герметичное уплотнениеСверхгладкие (< 0.2nm RMS) поверхности SiO₂ соединяются при комнатной температуре с последующим отжигом (300–1,100°C) для образования ковалентной связи Si-O-Si. Промежуточный слой отсутствует — граница соединения неотличима от объёмного SiO₂. Обеспечивает герметичность и почти нулевое тепловое сопротивление. Применяется для производства пластин SOI, корпусировки MEMS на уровне пластины и интеграции кремниевой фотоники.
Direct Bond Interconnect (DBI)
Гибридное соединениеПроприетарная технология гибридного соединения (DBI от Adeia/Xperi), при которой планаризованные CMP поверхности Cu и диэлектрика соединяются при комнатной температуре, а затем отжигаются. Ключевое отличие — конструкция углублённых Cu-площадок, предотвращающая окисление Cu и обеспечивающая высокий выход годных и отсутствие пустот по всей пластине. DBI является де-факто стандартом для 3D-стэкированных КМОП-сенсоров изображения и перспективных стеков памяти HBM4.
Технические характеристики
| Параметр | Спецификация |
|---|---|
| Материал | Single-crystal silicon (CZ, FZ), SOI, thermal oxide, nitride-coated |
| Диаметр | 100mm (4″), 150mm (6″), 200mm (8″), 300mm (12″) |
| Толщина | 200μm – 775μm (standard), 50μm – 100μm (ultra-thin) |
| Шероховатость поверхности (AFM RMS) | < 0.2nm (1×1μm scan), < 0.15nm (advanced CMP) |
| TTV (после CMP) | ≤ 1μm (200mm), ≤ 2μm (300mm) |
| Cu-дишинг | < 30nm (standard), < 15nm (advanced) |
| Эрозия диэлектрика | < 25nm (standard), < 10nm (advanced) |
| Изгиб / Коробление | ≤ 20μm Bow, ≤ 25μm Warp (200mm post-CMP) |
| Частицы @ 0.2μm | ≤ 10 particles (post-CMP clean) |
| Поверхностная энергия | > 45 mN/m (hydrophilic activation), > 30 mN/m (hydrophobic) |
| Металлическое загрязнение | Fe, Cu, Ni, Cr < 5×10¹⁰ atoms/cm² (TXRF) |
| Процесс CMP | Cu CMP, oxide CMP, W CMP, Si CMP, STI CMP, ILD CMP |
| Очистка после CMP | Brush scrub, megasonic, cryogenic aerosol, or chemical clean |
| Краевое исключение | 2mm (standard), 1mm (advanced), edge-bead removal available |
| Корпусировка | Class 10 cleanroom vacuum-sealed single-wafer shipper with purge gas |
Применения
Гибридное соединение пластин Cu/SiO₂, полированных CMP, обеспечивает 3D-стекирование «лицом к лицу» и «лицом к тылу» для логика-на-логике, памяти-на-логике и сенсора-на-логике. Шаг межсоединений менее 1μm, достижимый при гибридном соединении, в 1,000 раз плотнее μ-bump межсоединений, что обеспечивает беспрецедентную плотность полосы пропускания (> 10 TB/s/mm²) между стекированными кристаллами.
Стеки памяти HBM4 следующего поколения переходят с μ-bump на гибридные межсоединения, уменьшая шаг выводов с 55μm до < 10μm. Пластины для CMP-соединения с шероховатостью поверхности менее 0.2nm RMS и контролируемым углублением Cu необходимы для достижения выхода годных межсоединений > 99.9%, требуемого для стеков 16-Hi HBM4.
Гибридное соединение позволяет разделить слой фотодиодов и слой схемы считывания в стекированных КМОП-сенсорах изображения. Соединённая методом CMP пара пластин обеспечивает тысячи межсоединений на уровне пикселей между двумя слоями, при этом граница соединения оптически прозрачна и электропроводна. Это доминирующая архитектура CIS для камер смартфонов.
Сращивание CMP-полированной кремниевой пластины с окислённой пластиной-носителем с последующим процессом Smart Cut (ионная имплантация + термическое разделение) позволяет получать пластины SOI с толщиной приборного слоя от 50nm до 1.5μm. Качество поверхности CMP как донорной, так и несущей пластины напрямую определяет качество границы скрытого оксида SOI.
Гетерогенная интеграция материалов III-V (InP, GaAs) в кремниевые фотонные схемы посредством прямого соединения требует планаризованных CMP поверхностей с субнанометровой шероховатостью. Граница соединения должна быть оптически прозрачной и механически прочной для интеграции лазеров, изготовления модуляторов и связи фотодетекторов.
Сращивание и анодное соединение CMP-полированных крышечных пластин с пластинами MEMS-приборов обеспечивает герметичную и вакуумноплотную изоляцию для инерциальных датчиков, датчиков давления и RF MEMS-переключателей. Финишная обработка поверхности CMP обеспечивает соединение без пустот по всей пластине, что критично для долгосрочной надёжности герметично закрытых MEMS-устройств.
Качество и метрология
Шероховатость поверхности (AFM)
Атомно-силовая микроскопия на площадях сканирования 1×1μm, 10×10μm и 50×50μm. Шероховатость поверхности Ra < 0.2nm (1×1μm) для сращивания, Ra < 0.15nm (1×1μm) для перспективного гибридного соединения. Углубление Cu-площадок (1–5nm) подтверждается линейным сканированием AFM через границу площадка/диэлектрик.
Профилометрия дишинга и эрозии Cu
Профилометрия стилусом или оптическая профилометрия массивов Cu-площадок с различной плотностью рисунка (10%–90%). Дишинг Cu < 30nm, эрозия диэлектрика < 25nm. Предоставляются карты дишинга в зависимости от рисунка для прогнозирования выхода годных при соединении.
Металлическое загрязнение TXRF
Спектроскопия рентгенофлуоресценции с полным внешним отражением для анализа металлического загрязнения поверхности. Fe, Cu, Ni, Cr < 5×10¹⁰ atoms/cm². Критично для предотвращения вызванной металлами утечки переходов и деградации целостности подзатворного оксида.
Краевой угол / поверхностная энергия
Гониометрия краевого угла методом лежащей капли с использованием деионизированной воды и дииодметана. Поверхностная энергия > 45 mN/m после гидрофильной активации. Обеспечивает согласованное инициирование и распространение соединения по всей пластине.
Лазерное сканирование поверхности на частицы
Инспекция частиц с чувствительностью 0.2μm по SEMI M53. Стандартная спецификация: ≤ 10 частиц. Более строгие спецификации (≤ 5 @ 0.16μm) для гибридного соединения, где одна частица может вызвать пустоту миллиметрового масштаба.
Интерферометрия TTV / изгиба / коробления
Топография всей пластины после CMP. TTV ≤ 1μm (200mm), Bow ≤ 20μm. Критично для достижения равномерного распространения волны соединения и предотвращения несоёдинённых краевых областей.
Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS)
Химический анализ поверхности для обнаружения остатков CMP (частицы суспензии, органические ингибиторы, ингибиторы коррозии). Подтверждает чистоту поверхности и химическое состояние (например, степень окисления Cu) перед соединением.
Инспекция границы соединения методом C-SAM
Сканирующая акустическая микроскопия в C-режиме для обнаружения пустот после соединения. Обнаружение пустот с разрешением < 5μm. Предоставляются карты пустот по всей пластине для оценки качества соединения. Спецификация покрытия площади соединения > 99.9%.
Запросить КП на пластины для CMP-соединения
Укажите тип соединения, топологию площадок и спецификации поверхности для индивидуального предложения.