Yarı iletken sanayisinde çip üretiminin en kuvvetli etaplarından biri olan katman hizalamasında devrim niteliğinde bir gelişme yaşanıyor. Massachusetts Amherst Üniversitesi’nden bilim insanları, lazerler ve metalensler kullanarak atomik hassasiyette hizalama sağlayabilen yeni bir metot geliştirdiklerini duyurdu. SciTechDaily tarafından aktarılan bu yenilik, bilhassa 3D çip dizaynlarında ve çoklu yonga (chiplet) entegrasyonlarında oyun değiştirici bir rol oynayabilir. Modern çip üretimi, her biri çok sayıda üretim adımı içeren karmaşık bir süreçtir. Bilhassa mantık devreleri içeren wafer’larda, yaklaşık 4.000 farklı üretim basamağı çeşitli makineler tarafından gerçekleştirilir. Bu süreçte, bir katmanın alttakiyle kusursuz biçimde hizalanması — yani overlay accuracy — en kritik mevzulardan biridir.
Mevcut teknolojiler bu hizalamayı optik ölçüm sistemleri, hizalama işaretleri ve kapalı döngü denetim sistemleriyle sağlar. Fakat bu sistemlerin yaklaşık 2 – 2,5 nanometrelik bir çözünürlük sınırı ve farklı derinliklerdeki katmanlara tıpkı anda odaklanamamak üzere önemli kısıtlamaları bulunuyor. Bu da bilhassa dikey istifli (stacked) çip dizaynlarında sorun yaratabiliyor.
Metalens ve lazerle gelen devrim
UMass Amherst araştırmacılarının önerdiği usul, özel olarak tasarlanmış eşmerkezli metalenslerin çip yüzeyine yerleştirilmesini içeriyor. Bu lensler bir lazer ışınıyla aydınlatıldığında holografik teşebbüs desenleri oluşturuyor. Oluşan desenler, çip katmanları ortasındaki sapmanın tarafını ve ölçüsünü üç boyutta da ortaya koyabiliyor. En dikkat alımlı bulgu ise bu formülün yatayda sadece 0.017 nanometre, dikeyde ise 0.134 nanometre üzere inanılmaz düşük sapmaları algılayabilmesi. Bu, sadece bilim insanlarının özgün gayeleri olan 100 nanometre hassasiyetini aşmakla kalmıyor, tıpkı vakitte günümüz optik mikroskoplarının çözünürlük hudutlarını da geride bırakıyor. Ayrıyeten, metodun çip üretimi ve 3D çip entegrasyonundaki en karmaşık adımlardan birini kolaylaştırarak üretim maliyetlerini düşürebileceğine inanıyorlar.
Ancak her teknolojik atılımda olduğu üzere, bu usulün de önünde birtakım maniler var. Sistemin mevcut litografi, bağlama ve TSV (Through-Silicon Via) üzere üretim araçlarıyla entegre edilip edilemeyeceği hâlâ net değil. Şayet entegrasyon mümkün olmazsa, bu çığır açıcı teknolojinin yarı iletken üretiminde yaygınlaşması güç olabilir.
