Applied Materials 在 HBM 中的解决方案！

发布时间：2026-08-20来源：半导体盒

来源：Applied Materials。

本文主要是 Applied Materials 对 HBM 与先进封装瓶颈的解析，并给出了电镀、平坦化与沉积的新方案。

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当今先进人工智能处理器性能惊人，但越来越受限于数据在计算与存储之间传输的速度。为突破这一瓶颈，半导体行业正把计算与存储拉得更近，让数据传输更快，也更节能。

因此，先进封装已经成为人工智能缩放的关键使能技术。通过把处理器、存储器和其他 chiplets 集成在一个高度互连的封装中，它大幅缩短了数据必须经过的距离。一个典型例子是 HBM，也就是将 DRAM dies 垂直堆叠，并放置在处理器旁边，通过硅中介层上的精细布线连接二者，从而实现人工智能工作负载所需的巨大数据吞吐量。

随着先进封装纳入更多 chiplets、更高密度互连和更先进的键合方案，它们也引入了新的制造复杂性。要推动系统继续缩放，就必须解决晶圆翘曲、细间距布线形成和键合精度等挑战。Applied 最近推出了一系列面向最关键先进封装转折点的创新方案。

通过 Nokota™ VMax™ 2 ECD 提升先进封装布线均匀性

镀铜，也就是 electrochemical deposition，利用电流把金属沉积到微小特征和晶圆表面上，从而形成贯穿整个先进封装的信号与供电布线。在 HBM 中，镀铜对于形成 DRAM dies 内的 through-silicon vias 以及连接这些 dies 的 microbumps 至关重要。

随着 HBM 堆叠层数提高、布线尺寸缩小，镀铜精度对实现均匀凸点共面性和高质量 TSV 填充变得尤为重要。局部特征密度的差异会在沉积过程中扭曲电流分布，导致金属填充不均匀。

Applied 的 Nokota™ VMax™ 2 ECD 系统面向包括 HBM 在内的先进封装应用而设计。其 Adaptive Pattern Tuning 技术可在沉积过程中动态塑造电场，以补偿由版图引起的差异，从而实现晶圆范围内更均匀的镀覆。

该系统能够在包括直径小于 3 微米、深宽比大于 10:1 的 TSVs 在内的先进布线几何形貌上，实现高度均匀的沉积和无空洞金属填充。这种精度对于高层数 HBM 堆叠至关重要，因为互连均匀性会直接影响堆叠良率、可靠性和电学性能。

通过 Opta™ Quad CMP 实现混合键合表面精度

当今领先的 HBM 设计使用 microbumps 连接堆叠 DRAM dies，而未来路线图预计将采用 hybrid bonding，以实现更高的互连密度。然而，要实现可靠键合，必须具备极其平整且均匀的晶圆表面。即便是很小的表面差异，也可能降低键合质量、良率和可靠性。

因此，chemical mechanical planarization 在封装流程的多个环节中都会被使用，以在 TSV 填充、介电层沉积和铜焊盘形成之后，制造后续键合所需的超平坦表面。与前段应用相比，封装 CMP 涉及更厚的薄膜、更长的抛光时间和更严格的公差。基于 Applied 在 CMP 领域的领先优势，Opta™ Quad 提供了这些严苛、多步骤流程所需的高吞吐量和行业领先平坦化能力。

系统核心是具备灵活工艺顺序的先进过程控制。Opta Quad 在抛光过程中持续监测晶圆状态，并实时调整，以在整个晶圆上维持严格的厚度均匀性。其结果是在长时间抛光下仍能保持高度稳定的平坦化，提供高良率键合和 HBM 制造所需的表面精度。

通过 Producer™ Avila™ 2 PECVD 控制高层 HBM 翘曲

提高 HBM 容量意味着要堆叠更多 DRAM dies，而这又要求 dies 更薄，才能保持在封装高度限制之内。如今的 HBM dies 已被减薄到传统 DRAM 厚度的大约 1/25，因此更容易受到应力、翘曲和变形影响。

随着堆叠高度从 12 层增加到 16 层甚至更高，这些机械挑战会进一步叠加，增加错位、键合缺陷和良率损失的风险。因此，控制应力和翘曲对于下一代 HBM 架构的缩放至关重要。

Applied 的 Producer™ Avila™ 2 PECVD 系统通过提升超薄 DRAM dies 的机械稳定性，支持更高密度的 HBM 堆叠。借助 Applied 在介电 CVD 领域的领先能力，Avila 2 沉积经过工程化设计的介电薄膜，在 TSV 集成过程中抵消翘曲，并在整个制造过程中稳定裸片。由此形成的应力平衡薄膜堆栈，可为下一代 HBM 设计带来更可靠的键合和更高良率。

推动人工智能系统未来缩放

Applied 最新的封装方案直指关键制造与良率挑战，帮助客户更快、更大规模地推出下一代人工智能系统。与这些系统相辅相成的，是 Applied 业界领先的 eBeam 制程控制产品组合，其中包括针对先进封装的多材料、多尺寸特征和机械需求而优化的新量测与缺陷分析方案。

虽然当今先进封装仍依赖带有 microbumps 的 thermocompression bonding，但随着行业转向 hybrid bonding，这些系统所解决的挑战将变得更加关键，因为那时对精度和均匀性的要求会更严格。Applied 正通过 Kinex™ 推动这一转折点，这是业界首个一体化 die-to-wafer hybrid bonding 系统。

Applied 也在持续投资面板级封装和 co-packaged optics 等新兴封装转折点，以帮助实现行业未来路线图。

更多信息可参见 Applied 的 DRAM and Advanced Packaging Masterclass。