Tehnica holografică bazată pe laser oferă descoperire în alinierea stratului de cip 3D
Privind înainte: Cercetătorii de la Universitatea din Massachusetts Amherst au dezvoltat o tehnică bazată pe laser pentru alinierea jetoanelor semiconductoare 3D, depășind potențial o provocare de lungă durată în fabricarea cipurilor. Metoda folosește metaluri concentrice pentru a genera holograme care dezvăluie alinierea necorespunzătoare între straturile de cip la o scară mult mai mică decât posibilă anterior.
Jetoanele cu semiconductor au fost fabricate în mod tradițional în două dimensiuni. Dar, pe măsură ce dispozitivele devin mai puternice și mai compacte, industria se întoarce din ce în ce mai mult către proiectele de cipuri 3D, care implică stivuirea mai multor straturi 2D. Această abordare introduce provocări tehnice semnificative – în special, nevoia de a alinia fiecare strat cu o precizie extremă. Chiar și ușoară aliniere necorespunzătoare poate compromite performanța cipului.
Abordarea tradițională pentru alinierea a două straturi este să te uiți cu un microscop pentru mărci, cum ar fi colțurile sau traversele, pe cele două straturi și să încerce să le suprapună, a spus Amir Arbabi, profesor asociat de inginerie electrică și informatică la UMass Amherst și autor principal al studiului.
Cu toate acestea, acest proces bazat pe microscop este limitat de decalajul fizic dintre straturi și nevoia de a se refocca, ceea ce poate determina de fapt jetoanele să se schimbe și să se alinieze în continuare. Microscopul nu poate vedea ambele transporturi încrucișate simultan, deoarece decalajul dintre straturi este de sute de microni. Mișcarea necesară pentru a se reorienta între straturi poate duce la deplasarea cipurilor, a explicat Maryam Ghahremani, autorul principal al studiului.
Microscopele sunt, de asemenea, constrânse de limita de difracție, care restricționează cele mai mici caracteristici rezolvabile la aproximativ 200 de nanometri.
Noua metodă dezvoltată la UMass Amherst ocolește aceste constrângeri. Prin încorporarea semnelor de aliniere realizate din metale concentrice pe fiecare cip și strălucirea unui laser prin ele, cercetătorii generează două holograme interferente. Modelul de interferență rezultat oferă un indiciu vizual direct despre alinierea jetoanelor, incluzând atât direcția, cât și amploarea oricărei alinieri greșite.
„Această imagine de interferență arată dacă jetoanele sunt aliniate sau nu, precum și direcția și cantitatea de aliniere greșită”, a spus Ghahremani.
Precizia sistemului a depășit așteptările inițiale. În timp ce echipa a vizat inițial o precizie de 100 de nanometri, metoda a fost capabilă să detecteze alinieri necorespunzătoare de până la 0,017 nanometri de-a lungul axei orizontale și nanometre de 0,134 de-a lungul axei verticale. „Luați în considerare că aveți două obiecte. Privind lumina care trece prin ele, putem vedea dacă unul se mișcă de dimensiunea unui atom în raport cu celălalt”, a spus Arbabi.
Acest nivel de precizie ar putea avea implicații majore pentru industria semiconductorilor, unde erorile de aliniere rămân o provocare persistentă și costisitoare. Reducerea barierelor tehnice și financiare la alinierea cipului ultra-preț ar putea face ca producția avansată să fie mai accesibilă pentru companiile și startup-urile mai mici.
Cercetătorii sugerează, de asemenea, că tehnica ar putea fi adaptată pentru senzori compacti, cu costuri reduse. „Multe cantități fizice pe care doriți să le detectați pot fi traduse în deplasări, iar singurul lucru de care aveți nevoie este un laser simplu și o cameră foto”, a spus Arbabi. Aplicațiile ar putea include senzori de presiune, detectoare de vibrații și alte dispozitive care monitorizează mișcarea sau schimbările de mediu.
