原子級(jí)芯片對(duì)準(zhǔn)：激光全息圖可為 3D 半導(dǎo)體覆蓋精度設(shè)定新標(biāo)準(zhǔn)

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(duì)齊芯片層的新方法。據(jù) SciTechDaily 報(bào)道，據(jù)稱(chēng)這項(xiàng)新技術(shù)可以達(dá)到原子級(jí)的精度。這一進(jìn)步對(duì)于下一代工藝技術(shù)以及多小芯片 3D 設(shè)計(jì)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(duì)準(zhǔn)）是當(dāng)今芯片制造工具最關(guān)鍵的功能之一，因?yàn)槊總€(gè)帶有邏輯芯片的晶圓都需要由不同的機(jī)器執(zhí)行 4,000 多個(gè)制造步驟?，F(xiàn)代芯片制造工具主要使用集成到光刻系統(tǒng)中的先進(jìn)光學(xué)計(jì)量、對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和閉環(huán)控制系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行套刻作。

然而，現(xiàn)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(zhǔn)確之處，這對(duì)未來(lái)的下一代生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)和垂直堆疊的多小芯片設(shè)計(jì)都可能是個(gè)問(wèn)題。

馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校團(tuán)隊(duì)提出的方法涉及將專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的同心超透鏡放置在芯片表面。當(dāng)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(cuò)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(cè)小至 0.017nm 的橫向錯(cuò)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(biāo)，也超出了光學(xué)顯微鏡的分辨率。此外，他們認(rèn)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(fù)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(shè)置是否可以與現(xiàn)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(dǎo)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(shè)置（基本激光源和相機(jī)）可以用于測(cè)量身體運(yùn)動(dòng)。例如，由于壓力或振動(dòng)引起的表面偏移可以轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。這為環(huán)境傳感、工業(yè)監(jiān)測(cè)和生物醫(yī)學(xué)診斷等應(yīng)用帶來(lái)了機(jī)會(huì)。