Mặc dù quy trình liên kết lai D2W được coi là cần thiết cho sự thành công của bộ nhớ trong tương lai, HPC và các thiết bị quang tử, nhưng nó phức tạp hơn nhiều so với liên kết wafer-to-wafer, với độ chính xác căn chỉnh thấp hơn và thông lượng lắp ráp khuôn thấp hơn.

 

CEA-Leti đã phát triển phương pháp tự lắp ráp trong vài năm, với mục tiêu tăng đáng kể thông lượng và độ chính xác của vị trí.

 

Emilie Bourjot của CEA-Leti cho biết: “Thông lượng quy mô thương mại với tự lắp ráp D2W đưa ra hai thách thức chính liên quan đến xử lý khuôn“, nếu quy trình tự lắp ráp được kết hợp với công cụ chọn và đặt, thông lượng có thể tăng lên giảm thời gian căn chỉnh, vì căn chỉnh nhỏ được thực hiện bởi từng giọt. Khi tự lắp ráp được kết hợp với giải pháp xử lý khuôn tập thể, thông lượng sẽ tăng lên do tất cả các khuôn được liên kết với nhau cùng một lúc mà không cần đặt độ chính xác cao vào bất kỳ thời điểm nào dọc theo quy trình”.

 

Tối ưu hóa quy trình cũng là một phần quan trọng của công việc này để tăng cường độ hoàn thiện của quy trình và nhắm mục tiêu các yêu cầu công nghiệp. Bourjot nói: “Với sự liên kết và hiệu suất thông lượng như vậy, đây chắc chắn là một bước đầy hứa hẹn chứng minh sự kỳ diệu của vật lý và một giọt nước đơn giản.

 

Bài báo nghiên cứu lưu ý rằng “lực mao dẫn phát sinh từ nguyên tắc thu nhỏ bề mặt và được tác dụng thông qua sức căng bề mặt trong trường hợp chất lỏng. Theo quan điểm vĩ mô, chất lỏng có xu hướng thu nhỏ mặt phân cách chất lỏng / không khí để đạt trạng thái cân bằng với năng lượng cực tiểu. Cơ chế này cho phép tự căn chỉnh của khuôn trên vị trí liên kết của nó.

 

Chất lỏng được chọn làm vectơ sắp xếp lại phải có sức căng bề mặt cao và phải tương thích với liên kết trực tiếp. Hầu hết các chất lỏng có sức căng bề mặt từ 20 đến 50 mN / m, ngoại trừ nước có sức căng bề mặt là 72,1 mN / m, khiến nó trở thành một ứng cử viên tuyệt vời cho quá trình tự lắp ráp bằng cách sử dụng liên kết ưa nước, trong đó nước đã là chìa khóa. tham số cơ chế. ”

 

Báo cho biết: “Kỹ thuật phân phối nước và chuẩn bị bề mặt để điều chỉnh tính ưa nước của bề mặt là rất quan trọng để tiến hành đúng quy trình tự lắp ráp. “Do đó, hiệu suất căn chỉnh tuyệt vời trên băng ghế liên kết tự lắp ráp tập thể tự chế đã đạt được. Nó dẫn đến độ lệch trung bình thấp hơn 150 nm với 3σ thấp hơn 500 nm. Cuối cùng, khả năng tương thích của quy trình tự lắp ráp với nhiều kích thước khuôn (8 × 8 mm², 2,7 × 2,7 mm2, 1,3 × 11,8 mm2 và 2,2 × 11,8 mm2) đã được chứng minh”.

 

Để so sánh, căn chỉnh hiện đại là 1µm với liên kết đăng công cụ chọn và đặt và trường hợp tốt nhất là 700nm, trong khi quy trình tự căn chỉnh cung cấp liên kết bài dưới 500nm và thậm chí dưới 200nm.

 

Giải thích về “băng ghế liên kết tự lắp ráp tập thể tự chế”, CEA-Leti cho biết: “Vì không có công cụ công nghiệp nào cho phương pháp tự lắp ráp, nhóm đã chế tạo băng ghế phòng thí nghiệm của riêng mình cho phép tập thể tự lắp ráp. Khả năng tái tạo thấp, điều khiển quy trình thủ công không hề kém cạnh đã đạt được sự liên kết từ 500nm trở xuống, điều này cho thấy mạnh mẽ rằng một công cụ công nghiệp dành riêng cho quy trình này sẽ mang lại khả năng tái tạo, độ mạnh mẽ và độ chính xác cao hơn. ”

 

Kết luận của bài báo nhấn mạnh điểm này: Bất chấp những đột phá này, “nhiều khía cạnh của quá trình tự lắp ráp vẫn cần được khám phá và những cải tiến tuyệt vời sẽ chỉ có thể thực hiện được khi các nhà cung cấp công cụ sẽ phát triển (một) công cụ thích ứng để tự động hóa quá trình này.”

 

Đối với sự hợp tác này, CEA-Leti đã thiết kế quy trình và thực hiện quá trình xử lý tấm wafer và liên kết tự lắp ráp với chuyên môn của mình về vật lý liên kết, quy trình và tích hợp quy trình. Nó cũng thực hiện các đặc điểm như địa hình nano, quét kính hiển vi âm thanh và căn chỉnh. Sự tham gia của Intel bao gồm việc cung cấp thông số kỹ thuật, mô hình hóa và kiến ​​thức chuyên môn về tích hợp quy trình liên kết trước và sau để làm cho xưởng đúc quy trình tự lắp ráp trở nên tương thích.