Căn chỉnh chip quy mô nguyên tử: Hình ba chiều bằng laser có thể đặt tiêu chuẩn mới cho độ chính xác lớp phủ bán dẫn 3D

Các nhà khoa học tại Đại học Massachusetts Amherst đã giới thiệu một phương pháp mới sử dụng laser và metalenses để căn chỉnh các lớp trong chip, đạt độ chính xác đến mức nguyên tử. Kỹ thuật này có thể quan trọng cho các công nghệ quy trình thế hệ tiếp theo và tích hợp thiết kế 3D nhiều chiplet. Độ chính xác khi chồng lớp - căn chỉnh chính xác một lớp chip với lớp bên dưới - là một trong những khả năng quan trọng nhất của các công cụ sản xuất chip hiện nay, khi mỗi tấm wafer chứa chip logic phải trải qua hơn 4.000 bước sản xuất khác nhau.

Các công cụ sản xuất chip hiện đại thực hiện các thao tác chồng lớp chủ yếu bằng cách sử dụng đo lường quang học tiên tiến, dấu hiệu căn chỉnh và hệ thống điều khiển vòng kín tích hợp trong các hệ thống quang khắc. Tuy nhiên, các phương pháp hiện tại gặp hạn chế như không thể đồng thời lấy nét cho các lớp cách xa nhau và giới hạn độ phân giải khoảng 2 – 2.5nm. Những vấn đề này có thể gây ra sự không chính xác trong quá trình lấy nét và định vị, điều này có thể gây khó khăn cho các nút sản xuất thế hệ tiếp theo và thiết kế nhiều chiplet xếp chồng trong tương lai.

Các nhà khoa học Trung Quốc đã phát triển nguồn sáng laser DUV rắn đột phá cho dụng cụ sản xuất chip. Pat Gelsinger sử dụng máy gia tốc hạt để tìm cách mới chế tạo chip và gia nhập xLight. Phương pháp của nhóm UMass Amherst liên quan đến việc đặt các thấu kính kim loại đồng tâm được thiết kế đặc biệt lên bề mặt chip. Khi được chiếu sáng bằng laser, các thấu kính này tạo ra các mẫu giao thoa holographic.

Bằng cách phân tích các mẫu này, các nhà nghiên cứu có thể xác định mức độ lệch giữa hai lớp chip, bao gồm cả hướng và lượng dịch chuyển chính xác trên ba trục không gian. Kỹ thuật của họ có thể phát hiện sự lệch ngang nhỏ đến 0.017nm và sai lệch dọc xuống đến 0.134nm, vượt qua mục tiêu ban đầu là độ chính xác 100nm và cao hơn khả năng của kính hiển vi quang học.

Họ tin rằng phương pháp này có thể giảm chi phí sản xuất bằng cách đơn giản hóa một trong những bước phức tạp nhất trong sản xuất chip và tích hợp chip 3D. Tuy nhiên, chưa rõ liệu hệ thống này có thể tích hợp với các công cụ lithography, công cụ gắn kết và công cụ tạo vias silicon hiện có hay không. Nếu không, công nghệ này khó có thể phát triển trong ngành công nghiệp bán dẫn. Công nghệ hologram laser này còn có ý nghĩa vượt ra ngoài sản xuất chip.

Một hệ thống tương tự — nguồn laser cơ bản và camera — có thể được điều chỉnh để đo lường chuyển động vật lý. Ví dụ, sự dịch chuyển của bề mặt do áp lực hoặc rung động có thể được chuyển đổi thành tín hiệu quang. Điều này mở ra cơ hội trong các ứng dụng như cảm biến môi trường, giám sát công nghiệp và chẩn đoán y sinh.

Nguồn: www.tomshardware.com/tech-industry/atomic-scale-chip-alignment-laser-holograms-could-set-new-standard-for-3d-semiconductor-overlay-accuracy