原子级芯片对准：激光全息图可为 3D 半导体覆盖精度设定新标准

马萨诸塞大学阿默斯特分校的科学家们推出了一种使用激光和超透镜对齐芯片层的新方法。据 SciTechDaily 报道，据称这项新技术可以达到原子级的精度。这一进步对于下一代工艺技术以及多小芯片 3D 设计的集成可能至关重要。

套刻精度（芯片的一层与底层的精确对准）是当今芯片制造工具最关键的功能之一，因为每个带有逻辑芯片的晶圆都需要由不同的机器执行 4,000 多个制造步骤。现代芯片制造工具主要使用集成到光刻系统中的先进光学计量、对准标记和闭环控制系统来执行套刻作。

然而，现有方法面临局限性，例如无法同时聚焦宽间距层和约 2 – 2.5nm 的分辨率限制。这些问题在重新聚焦和定位过程中引入了潜在的不准确之处，这对未来的下一代生产节点和垂直堆叠的多小芯片设计都可能是个问题。

马萨诸塞大学阿默斯特分校团队提出的方法涉及将专门设计的同心超透镜放置在芯片表面。当用激光照射时，这些透镜会产生全息干涉图案。通过分析这些模式，研究人员可以确定两个芯片层的错位程度，包括所有三个空间轴上的位移方向和精确量。

他们的技术可以检测小至 0.017nm 的横向错位和低至 0.134nm 的垂直偏差。这超过了他们最初的 100nm 精度目标，也超出了光学显微镜的分辨率。此外，他们认为该方法可以通过简化芯片生产和 3D 芯片集成中最复杂的步骤之一来降低制造成本。遗憾的是，目前尚不清楚该设置是否可以与现有的光刻工具、键合工具以及硅通孔形成工具集成。否则，该技术将很难在半导体行业取得进展。

这种激光全息图技术的影响超出了芯片制造。类似的设置（基本激光源和相机）可以用于测量身体运动。例如，由于压力或振动引起的表面偏移可以转换为光信号。这为环境传感、工业监测和生物医学诊断等应用带来了机会。