应用材料（下称应材）近日发表全新半导体制造系统，可提升AI运算所需的先进逻辑与记忆体晶片效能。新产品聚焦于研发更强大AI晶片的三大关键领域，即GAA等前瞻逻辑制程、HBM等高效能DRAM，以及用于打造高度整合系统级封装、优化晶片效能、功耗及成本的先进封装技术。
应材指出，混合键合是一项新兴的晶片堆叠技术，采用直接铜对铜键合方式，可大幅改善整体效能、功耗及成本，但由于晶片封装日趋复杂，混合键合技术在大规模量产面临挑战。对此，应材与贝思半导体（Besi ）合作，开发业界首创整合式裸晶对晶圆（die-to-wafer ）的混合键合产品Kinex™ Bonding键合系统，该系统结合应材在晶圆和晶片前段制程的专业技术，以及贝思半导体领先的裸晶放置、互连与组装具高度精准与高速键合的解决方案。目前已有多家领先的逻辑、记忆体及委外封测业者（OSAT ）采用 Kinex 系统。
应材半导体产品事业群、异质整合产品技术副总裁郑心圃表示，在混合键合的过程中，表面处理（Surface Preparation）和黏着（Tacking）步骤是最为困难的，而Kinex系统将所有关键混合键合制程步骤整合于单一系统中，相较于非整合式方案具有多项重大优势。
例如，Kinex系统拥有优异的裸晶级追踪能力，更妥善管理复杂的多裸晶封装；藉由高准确度键合与洁净、管控的环境，实现更小的互连间距；透过精准控制混合键合制程步骤间的等候时间，提升键合一致性与品质；整合式即时量测技术，实现更快速的叠对量测与漂移侦测。
应材半导体产品事业群总裁帕布‧若杰（ Prabu Raja ）指出，随着晶片复杂度不断提升，应材专注于推动材料工程突破，改善效能与功耗，以因应AI规模化发展所需，并与客户展开更早期且更深入的合作，共同开发能加速晶片制造商技术蓝图、并实现逻辑、记忆体及先进封装领域重大元件变革的解决方案。
除了Kinex系统外，应材也推出全新 Centura™ Xtera™磊晶系统，实现2奈米及以下先进制程的更高效能全环绕闸极电晶体。
应材指出，当今最先进的GAA电晶体，影响其效能与可靠性关键的特性，是源极（source ）与汲极（drain ）结构，这些结构共同构成电晶体的通道。源极与汲极是透过磊晶（epi ）制程，在深沟槽中精准沉积材料而形成。在3D – GAA电晶体中，使用传统磊晶技术填充的高深宽比的源/汲极沟槽具有相当挑战性，可能导致空隙与不均匀生长，进而降低效能与可靠性。
Xtera系统采用独特的小体积反应室的配置，整合预清洁与蚀刻制程，可实现无空隙的GAA源–汲极结构，气体用量相较于传统磊晶减少50%。该系统创新的沉积–蚀刻制程会随着材料在沟槽侧壁与底部生长，而持续调整沟槽开口尺寸，优化晶圆上数十亿个电晶体的磊晶生长，达到无空隙且单元间均匀度提升超过40%。目前这项设备已经获得领先的逻辑与记忆体晶片制造商采用。
另一款全新PROVision 10是顶尖的电子束（eBeam）量测系统，专为包括环绕式闸极电晶体与背面供电架构等先进逻辑晶片、次世代DRAM与3D NAND晶片而设计。是业界首款采用冷场发射（CFE ）技术的量测系统，相较于传统热场发射（TFE ）技术，可提升奈米级成像解析度达50%，成像速度提升达10倍。PROVision 10系统的次奈米级成像能力使其能穿透3D晶片的多个层次，提供整合式多层影像。
应材指出，该系统能进行直接晶片上对准量测与精确的关键尺寸（CD ）量测，超越传统光学系统的极限。其独特功能支援关键制程的控制任务，例如极紫外光（EUV ）层对准与奈米片型量测，以及GAA电晶体中的磊晶空隙侦测，使其成为2奈米及以下先进制程以及HBM整合的重要检测工具。目前这项系统获多家领先的逻辑与记忆体晶片制造商采用。
应材影像与制程控制事业群副总裁基思．威尔斯（ Keith Wells ）表示，3D架构在逻辑与记忆体晶片中的使用日益增加，为量测技术带来新挑战，将光学技术推向极限。应材凭借在成像解析度上的突破，延续其于电子束技术的领导地位，以高产能深入3D架构进行量测，使晶片制造商能获得精确量测数据，加速提升高复杂度晶片设计的良率。
作者 林 妤柔
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业界首创！应材与贝思半导体合作，开发新「整合式」混合键合设备
