業界首創！應材與貝思半導體合作，開發新「整合式」混合鍵合設備
應用材料（下稱應材）近日發表全新半導體製造系統，可提升 AI 運算所需的先進邏輯與記憶體晶片效能。新產品聚焦於研發更強大 AI 晶片的三大關鍵領域，即 GAA 等前瞻邏輯製程、HBM 等高效能DRAM，以及用於打造高度整合系統級封裝、優化晶片效能、功耗及成本的先進封裝技術。
應材指出，混合鍵合是一項新興的晶片堆疊技術，採用直接銅對銅鍵合方式，可大幅改善整體效能、功耗及成本，但由於晶片封裝日趨複雜，混合鍵合技術在大規模量產面臨挑戰。對此，應材與貝思半導體（Besi）合作，開發業界首創整合式裸晶對晶圓（die-to-wafer）的混合鍵合產品 Kinex™ Bonding 鍵合系統，該系統結合應材在晶圓和晶片前段製程的專業技術，以及貝思半導體領先的裸晶放置、互連與組裝具高度精準與高速鍵合的解決方案。目前已有多家領先的邏輯、記憶體及委外封測業者（OSAT）採用 Kinex 系統。
應材半導體產品事業群、異質整合產品技術副總裁鄭心圃表示，在混合鍵合的過程中，表面處理（Surface Preparation）和黏著（Tacking）步驟是最為困難的，而Kinex 系統將所有關鍵混合鍵合製程步驟整合於單一系統中，相較於非整合式方案具有多項重大優勢。
例如，Kinex系統擁有優異的裸晶級追蹤能力，更妥善管理複雜的多裸晶封裝；藉由高準確度鍵合與潔淨、管控的環境，實現更小的互連間距；透過精準控制混合鍵合製程步驟間的等候時間，提升鍵合一致性與品質；整合式即時量測技術，實現更快速的疊對量測與漂移偵測。
應材半導體產品事業群總裁帕布‧若傑（Prabu Raja）指出，隨著晶片複雜度不斷提升，應材專注於推動材料工程突破，改善效能與功耗，以因應 AI 規模化發展所需，並與客戶展開更早期且更深入的合作，共同開發能加速晶片製造商技術藍圖、並實現邏輯、記憶體及先進封裝領域重大元件變革的解決方案。
除了 Kinex系統外，應材也推出全新 Centura™ Xtera™磊晶系統，實現 2 奈米及以下先進製程的更高效能全環繞閘極電晶體。
應材指出，當今最先進的 GAA 電晶體，影響其效能與可靠性關鍵的特性，是源極（source）與汲極（drain）結構，這些結構共同構成電晶體的通道。源極與汲極是透過磊晶（epi）製程，在深溝槽中精準沉積材料而形成。在 3D-GAA 電晶體中，使用傳統磊晶技術填充的高深寬比的源/汲極溝槽具有相當挑戰性，可能導致空隙與不均勻生長，進而降低效能與可靠性。
Xtera系統採用獨特的小體積反應室的配置，整合預清潔與蝕刻製程，可實現無空隙的 GAA 源-汲極結構，氣體用量相較於傳統磊晶減少 50%。該系統創新的沉積-蝕刻製程會隨著材料在溝槽側壁與底部生長，而持續調整溝槽開口尺寸，優化晶圓上數十億個電晶體的磊晶生長，達到無空隙且單元間均勻度提升超過 40%。目前這項設備已經獲得領先的邏輯與記憶體晶片製造商採用。
另一款全新 PROVision 10 是頂尖的電子束（eBeam）量測系統，專為包括環繞式閘極電晶體與背面供電架構等先進邏輯晶片、次世代 DRAM 與 3D NAND 晶片而設計。是業界首款採用冷場發射（CFE）技術的量測系統，相較於傳統熱場發射（TFE）技術，可提升奈米級成像解析度達 50%，成像速度提升達 10倍。PROVision 10系統的次奈米級成像能力使其能穿透 3D 晶片的多個層次，提供整合式多層影像。
應材指出，該系統能進行直接晶片上對準量測與精確的關鍵尺寸（CD）量測，超越傳統光學系統的極限。其獨特功能支援關鍵製程的控制任務，例如極紫外光（EUV）層對準與奈米片型量測，以及GAA電晶體中的磊晶空隙偵測，使其成為2奈米及以下先進製程以及HBM整合的重要檢測工具。目前這項系統獲多家領先的邏輯與記憶體晶片製造商採用。
應材影像與製程控制事業群副總裁基思．威爾斯（Keith Wells）表示，3D架構在邏輯與記憶體晶片中的使用日益增加，為量測技術帶來新挑戰，將光學技術推向極限。應材憑藉在成像解析度上的突破，延續其於電子束技術的領導地位，以高產能深入3D架構進行量測，使晶片製造商能獲得精確量測數據，加速提升高複雜度晶片設計的良率。
（首圖來源：應材）