半導体製造装置で世界最大手となる米 Applied Materialsは、現地時間7月10日、半導体の高性能パッケージであるハイブリッドボンディングとTSVを用いたチップレットを高度な2.5D、3Dパッケージに集積するための材料、技術、システムを発表した。

図1.Cu-Cu接合関連プロセスと今回発表した新プロセス

今回発表したシステムの中で、Insepra SiCN成膜システムでは、業界最高の結合強度とCu拡散バリア特性を実現する新しいSiCN材料（拡散バリア材料）を使用し、Cu-Cu接合の安定化に寄与する。

Catalyst CMPソリューリョンは、高温アニールによって、Cu-Cu接合する両面のCuを意図的に凹ませるディッシングの状態をコントロールすることが出来る。接合前に接合面を平坦化するCMP工程による過剰なディッシングはエアギャップを産み出し、Cu-Cu結合の強度と信頼性を低下させてしまうが、Catalyst CMPソリューリョンはディッシングを温度制御によって減少させ、Cu-Cu結合におけるスループットを向上させることができるとしている。

一方、TSV工程においては、以下の3技術を発表した。

図2.　TSV関連プロセスと今回発表した新プロセス

Producer InVia 2 CVDシステムは、TSVアプリケーションの多様化に伴い、ロジックやメモリの顧客が必要とする極端なアスペクト比の誘電体ライナーを均一かつ電気的に強固にする新しいCVDプロセス。独自のIn-Situ成膜プロセスを採用し、高アスペクト比のTSVの優れた等方性を実現することが出来る。また、このシステムはALDよりも高いスループットを達成することができるため、TSV工程におけるコストを削減し、TSVのさらなる普及に貢献するとしている。

Endura Ventura 2 PVDシステムは、アスペクト比20:1までのTSV形成アプリケーションに採用される旧システムを拡張したものとなる。
新システムは、金属材料のTSVワイヤの成膜制御を向上し、高い電気性能と信頼性を確保した。
また、前述のProducer InVia 2 CVDシステムとの併用に最適化され、困難なTSV設計に対しても対応できるソリューションになるとしている。このシステムは全ての先端ファウンドリ/ロジックチップメーカー及び、全ての主要DRAMメーカーに導入されている。

また、今回発表された新しいPECVD装置であるProducer Avilaは、TSV工程において顕在化している問題向けに設計された装置である。通常、TSVのプロセスでは、ウエハに対してキャリアを仮固定した後、CMPで薄膜化した後にエッチングを行い、TSVを露出させる。このTSVを露出させる工程の前後、PECVD装置が、TSV接続箇所以外を電気的に絶縁する薄い誘電体層を堆積するために使用される。（※7月11日 一部修正）
しかし、このPECVD工程において200℃以上の熱が発生すると、キャリアとウエハを固定している仮固定接着剤がダメージを受け、歩留まり低下の原因となってしまう。

今回の装置では、超低温かつ高速で高品質の誘電体膜を形成することで、TSV工程における品質向上とコストの低下に貢献できるとしている。

Applied Materialsの半導体製品グループ、HI、ICAPS、エピタキシー担当グループバイスプレジデント兼ジェネラルマネージャーである、スンダー・ラママーシー博士は、「Applied Materialsの最新のヘテロジニアスインテグレーション向けソリューションは、2.5Dおよび3D構成でより多くのトランジスタと配線を搭載する業界の最新の方法を進化させ、システム性能の向上、消費電力の削減、サイズの最小化、市場投入までの時間の短縮を実現します。」と語っている。