通過平坦化、CMP拋光液和圣戈班創(chuàng)新解鎖新性能
為了跟上摩爾定律的步伐，先進(jìn)封裝技術(shù)創(chuàng)新對于實(shí)現(xiàn)新一代高性能、高密度和小型化器件至關(guān)重要。這一轉(zhuǎn)型的核心依賴一種關(guān)鍵技術(shù)：基于精密陶瓷磨料的化學(xué)機(jī)械平坦化（CMP）——這是圣戈班精密拋磨業(yè)務(wù)的核心專業(yè)領(lǐng)域。
本篇文章探討了先進(jìn)封裝的重要性，平坦化的關(guān)鍵作用以及聚酰亞胺應(yīng)用日益凸顯的相關(guān)性。重點(diǎn)闡述基于先進(jìn)陶瓷磨料制成的CMP拋光液如何助力滿足現(xiàn)代半導(dǎo)體制造的嚴(yán)苛要求。
為何先進(jìn)封裝至關(guān)重要
先進(jìn)封裝允許多個芯片或組件集成到一個封裝體中，在更小的空間內(nèi)提供更高的功能性。隨著晶體管持續(xù)微縮變得越來越困難，先進(jìn)封裝成為提升性能的優(yōu)選解決方案。
這些方案，如2.5D封裝、3D集成、扇出型晶圓級封裝（Fan-Out WLP）和系統(tǒng)級封裝（SiP），能夠?qū)崿F(xiàn)更快的信號傳輸、更低的功耗和更低的延遲。對于人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、汽車電子和5G通信等應(yīng)用而言，由于實(shí)時處理海量數(shù)據(jù)的需要，先進(jìn)封裝尤為關(guān)鍵。 [(Semiconductor Engineering, 2023)]。
2.5D（左）和3D（右）半導(dǎo)體封裝架構(gòu)示例
圣戈班陶瓷CMP磨料的獨(dú)特優(yōu)勢
圣戈班開發(fā)的氧化鋁和氧化鋯精密磨料專門用于滿足先進(jìn)封裝中對平坦化的苛刻要求。圣戈班磨料具有獨(dú)特的優(yōu)勢：在具備高硬度的同時，其受控的形貌能夠?qū)崿F(xiàn)高效的材料去除率（MRR），尤其是應(yīng)用于聚酰亞胺等具有挑戰(zhàn)性的材料。
基于圣戈班氧化鋁和氧化鋯的CMP拋光液配方旨在：
??? ?有效去除批量材料，例如聚酰亞胺介電層。
??? ?獲得高質(zhì)量表面，以支持下游封裝步驟。
??? ?在不同形貌（尤其是2.5D和3D封裝場景）下保持穩(wěn)定的性能。
圣戈班精密拋磨業(yè)務(wù)在聚酰亞胺應(yīng)用領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展——其卓越的材料去除性能與表面質(zhì)量控制，正成為下一代芯片堆疊及封裝工藝流程的關(guān)鍵支撐。
通過優(yōu)化基板與拋光液之間的相互作用，圣戈班在幫助客戶獲得高質(zhì)量的表面光潔度，同時極大限度地降低風(fēng)險并提高生產(chǎn)效率。
平坦化在先進(jìn)封裝中的關(guān)鍵作用
先進(jìn)封裝的一個關(guān)鍵方面是確保先進(jìn)封裝層之間的表面必須經(jīng)過平坦化處理，使其光滑、無缺陷，并為后續(xù)加工做好準(zhǔn)備。
平坦化要確保當(dāng)下工序獲得的形貌或粗糙度不會干擾后續(xù)層的對準(zhǔn)。如果處理不當(dāng)，這些不規(guī)則性可能導(dǎo)致鍵合失效、對準(zhǔn)偏差或電氣性能受損，這些都是當(dāng)今緊湊型芯片架構(gòu)中的關(guān)鍵風(fēng)險。
化學(xué)機(jī)械平坦化（CMP）工藝始于批量材料去除，使用研磨顆粒去除聚酰亞胺并平整表面。隨后是精加工階段，提供光滑、均勻的表面形貌，為混合鍵合（Hybrid Bonding）或進(jìn)一步的層沉積做好準(zhǔn)備[(Nimbalkar et al., 2023)]。
探究封裝中的聚酰亞胺應(yīng)用
聚酰亞胺是一種高性能聚合物，因其優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、耐濕性和低工藝成本，在先進(jìn)封裝中常用作層間介電質(zhì) [(Nature, 2022)]。它在后端工藝（BEOL）中尤為常見。
在多芯片模塊（MCM）和堆疊芯片配置中，聚酰亞胺充當(dāng)間隔層和保護(hù)層，必須進(jìn)行均勻平坦化以促進(jìn)垂直集成。不平整的聚酰亞胺層可能導(dǎo)致芯片堆疊或中介層（Interposer）鍵合過程中產(chǎn)生空隙、應(yīng)力點(diǎn)和不良的電氣連接。
在不過度拋光或損壞下層的前提下獲得正確的表面光潔度，是一項(xiàng)微妙的平衡藝術(shù)，而基于陶瓷磨料的CMP拋光液使之成為可能 [(GitHub CoWoS Guide)]。
圣戈班和CMP
從聚酰亞胺批量去除到用于混合鍵合的精拋光，陶瓷磨料正在推動芯片集成的下一次飛躍。圣戈班精密拋磨立足材料專業(yè)知識，以創(chuàng)新驅(qū)動為引擎，確保我們的解決方案能夠滿足最先進(jìn)的封裝需求。
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