CMP 기술이 칩 제조 환경을 어떻게 변화시키나요?

지난 몇 년 동안 패키징 기술의 중심 무대는 점차 겉보기에 "오래된 기술"로 옮겨갔습니다.CMP(화학적 기계적 연마). 하이브리드 본딩이 차세대 고급 패키징의 주역이 되면서 CMP는 점차 무대 뒤에서 주목을 받고 있습니다.

이는 기술의 부활이 아니라 산업 논리로의 복귀입니다. 모든 세대의 도약 뒤에는 세부 역량의 집단적 진화가 있습니다. 그리고 CMP는 가장 절제되어 있지만 매우 중요한 "세부 사항의 왕"입니다.

전통적인 평탄화부터 핵심 프로세스까지

CMP의 존재는 처음부터 '혁신'을 위한 것이 아니라 '문제 해결'을 위한 것이었습니다.

0.8μm, 0.5μm, 0.35μm 노드 구간의 다중 금속 상호 연결 구조를 아직도 기억하시나요? 그 당시에는 칩 설계의 복잡성이 오늘날보다 훨씬 적었습니다. 그러나 가장 기본적인 상호 연결층의 경우에도 CMP로 인한 표면 평탄화가 없으면 포토리소그래피에 대한 초점 심도가 부족하고 에칭 두께가 고르지 않으며 층간 연결이 실패하는 등 모두 치명적인 문제가 될 것입니다.

포스트 무어의 법칙 시대로 접어들면서 우리는 더 이상 단순히 칩 크기의 축소만을 추구하는 것이 아니라 시스템 수준의 스택 및 통합에 더 많은 관심을 기울이고 있습니다. 하이브리드 본딩, 3D DRAM, CUA(CMOS 언더 어레이), COA(CMOS 오버 어레이)... 점점 더 복잡해지는 3차원 구조로 인해 "부드러운 인터페이스"는 더 이상 이상적이 아닌 필수가 되었습니다.

그러나 CMP는 더 이상 단순한 평탄화 단계가 아닙니다. 이는 제조 공정의 성패를 좌우하는 결정적인 요소가 되었습니다.

하이브리드 본딩은 기본적으로 인터페이스 수준에서 금속-금속 + 유전체층 본딩 프로세스입니다. 이는 "적합한" 것처럼 보이지만 실제로는 전체 첨단 포장 산업 경로에서 가장 까다로운 결합 지점 중 하나입니다.

• 표면 거칠기는 0.2nm를 초과해서는 안 됩니다.
• Copper Dishing은 5nm 이내로 제어되어야 합니다. (특히 저온 어닐링 시나리오의 경우)
• Cu 패드의 크기, 분포 밀도 및 기하학적 형태는 캐비티 비율과 수율에 직접적인 영향을 미칩니다.
• 웨이퍼 응력, Bow, Warpage, 두께 불균일 등 모두 '치명적 변수'로 확대될 것
• 어닐링 공정 중 산화물 층과 Void의 생성도 사전에 CMP의 "사전 매립 제어 가능성"에 의존해야 합니다.

그리고 여기서 CMP는 "그랜드 피날레 이동" 이전에 마무리 동작의 역할을 맡습니다.

표면이 충분히 평평한지, 구리가 충분히 밝은지, 거칠기가 충분히 작은지 여부가 모든 후속 패키징 공정의 "시작선"을 결정합니다.

프로세스 과제: 균일성뿐만 아니라 "예측 가능성"

Applied Materials의 솔루션 경로에서 CMP의 과제는 균일성 그 이상입니다.

• 로트 대 로트(배치 간)
• 웨이퍼 대 웨이퍼(웨이퍼 사이)
• 웨이퍼 내
• 다이 내

한편, 프로세스 노드가 발전함에 따라 Rs(시트 저항) 제어, 디싱/리세스 정확도 및 거칠기 Ra의 모든 지표는 "나노미터 수준"의 정밀도가 필요합니다. 이는 더 이상 장치 매개변수 조정으로 해결할 수 있는 문제가 아니라 시스템 수준의 협업 제어로 해결될 수 있는 문제입니다.

• CMP는 단일 지점 장치 프로세스에서 인식, 피드백 및 폐쇄 루프 제어가 필요한 시스템 수준 작업으로 발전했습니다.
• RTPC-XE 실시간 모니터링 시스템부터 다중 구역 헤드 분할 압력 제어까지, 슬러리 공식부터 패드 압축 비율까지, 모든 변수는 단 하나의 목표를 달성하기 위해 정밀하게 모델링될 수 있습니다. 즉, 표면을 거울처럼 "균일하고 제어 가능"하게 만드는 것입니다.

금속 상호 연결의 "블랙 스완": 작은 구리 입자에 대한 기회와 과제

잘 알려지지 않은 또 다른 세부 사항은 작은 입자 Cu가 저온 하이브리드 결합을 위한 중요한 재료 경로가 되고 있다는 것입니다.

왜? 작은 입자의 구리는 저온에서 안정적인 Cu-Cu 연결을 형성할 가능성이 더 높기 때문입니다.

그러나 문제는 소립 구리일수록 CMP 공정에서 디싱(Dishing) 현상이 발생하기 쉬워 공정 윈도우가 축소되고 공정 제어 난이도가 급격하게 높아진다는 점이다. 해결책? 보다 정확한 CMP 매개변수 모델링 및 피드백 제어 시스템만이 다양한 Cu 형태 조건 하의 연마 곡선을 예측하고 조정할 수 있도록 보장할 수 있습니다.

이는 단일 지점 프로세스 문제가 아니라 프로세스 플랫폼의 기능에 대한 문제입니다.

Vetek 회사는 생산을 전문으로 합니다.CMP 연마 슬러리,핵심 기능은 화학적 부식과 기계적 연삭의 시너지 효과로 재료 표면의 미세한 평탄도와 연마를 달성하여 나노 수준의 평탄도 및 표면 품질 요구 사항을 충족하는 것입니다.