原子級芯片對準：激光全息圖可為 3D 半導體覆蓋精度設定新標準

馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校的科學(xué)家們推出了一種使用激光和超透鏡對齊芯片層的新方法。據 SciTechDaily 報道，據稱(chēng)這項新技術(shù)可以達到原子級的精度。這一進(jìn)步對于下一代工藝技術(shù)以及多小芯片 3D 設計的集成可能至關(guān)重要。

套刻精度（芯片的一層與底層的精確對準）是當今芯片制造工具最關(guān)鍵的功能之一，因為每個(gè)帶有邏輯芯片的晶圓都需要由不同的機器執行 4,000 多個(gè)制造步驟?，F代芯片制造工具主要使用集成到光刻系統中的先進(jìn)光學(xué)計量、對準標記和閉環(huán)控制系統來(lái)執行套刻作。

然而，現有方法面臨局限性，例如無(wú)法同時(shí)聚焦寬間距層和約 2 – 2.5nm 的分辨率限制。這些問(wèn)題在重新聚焦和定位過(guò)程中引入了潛在的不準確之處，這對未來(lái)的下一代生產(chǎn)節點(diǎn)和垂直堆疊的多小芯片設計都可能是個(gè)問(wèn)題。

馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校團隊提出的方法涉及將專(zhuān)門(mén)設計的同心超透鏡放置在芯片表面。當用激光照射時(shí)，這些透鏡會(huì )產(chǎn)生全息干涉圖案。通過(guò)分析這些模式，研究人員可以確定兩個(gè)芯片層的錯位程度，包括所有三個(gè)空間軸上的位移方向和精確量。

他們的技術(shù)可以檢測小至 0.017nm 的橫向錯位和低至 0.134nm 的垂直偏差。這超過(guò)了他們最初的 100nm 精度目標，也超出了光學(xué)顯微鏡的分辨率。此外，他們認為該方法可以通過(guò)簡(jiǎn)化芯片生產(chǎn)和 3D 芯片集成中最復雜的步驟之一來(lái)降低制造成本。遺憾的是，目前尚不清楚該設置是否可以與現有的光刻工具、鍵合工具以及硅通孔形成工具集成。否則，該技術(shù)將很難在半導體行業(yè)取得進(jìn)展。

這種激光全息圖技術(shù)的影響超出了芯片制造。類(lèi)似的設置（基本激光源和相機）可以用于測量身體運動(dòng)。例如，由于壓力或振動(dòng)引起的表面偏移可以轉換為光信號。這為環(huán)境傳感、工業(yè)監測和生物醫學(xué)診斷等應用帶來(lái)了機會(huì )。