กระบวนการผลิตแบบดูอัล-ดามัสซีน (Dual-Damascene) เป็นเทคโนโลยีที่ใช้ในการผลิตตัวเชื่อมต่อโลหะในวงจรรวม (integrated circuits) ซึ่งเป็นการพัฒนาต่อยอดจากกระบวนการดามัสกัส (Damascus process) โดยการเจาะรูและร่องพร้อมกันในขั้นตอนการผลิตเดียวกัน แล้วเติมโลหะลงไป ทำให้สามารถผลิตตัวเชื่อมต่อโลหะแบบครบวงจรได้
ทำไมจึงเรียกว่าดามัสกัส?
เมืองดามัสกัสเป็นเมืองหลวงของซีเรีย และดาบดามัสกัสมีชื่อเสียงในด้านความคมและความงดงามของลวดลาย การผลิตดาบดามัสกัสต้องใช้กระบวนการฝังลวดลายแบบพิเศษ โดยเริ่มจากการแกะสลักลวดลายที่ต้องการลงบนพื้นผิวเหล็กดามัสกัส จากนั้นจึงฝังวัสดุที่เตรียมไว้ลงในร่องที่แกะสลักไว้ให้แน่น หลังจากฝังลวดลายเสร็จแล้ว พื้นผิวอาจจะไม่เรียบเล็กน้อย ช่างฝีมือจะขัดเงาอย่างระมัดระวังเพื่อให้พื้นผิวเรียบเนียนโดยรวม และกระบวนการนี้เป็นต้นแบบของกระบวนการผลิตดาบดามัสกัสแบบสองขั้นตอน โดยเริ่มจากการแกะสลักร่องหรือรูในชั้นฉนวน จากนั้นจึงเติมโลหะลงไป หลังจากเติมแล้ว โลหะส่วนเกินจะถูกกำจัดออกด้วยเครื่องอัดขึ้นรูป
ขั้นตอนหลักของกระบวนการดามัสซีนคู่ประกอบด้วย:
▪ การเคลือบชั้นฉนวน:
เคลือบชั้นวัสดุไดอิเล็กทริก เช่น ซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO2) ลงบนสารกึ่งตัวนำเวเฟอร์.
▪ การใช้โฟโตลิโทกราฟีเพื่อกำหนดลวดลาย:
ใช้กระบวนการโฟโตลิโทกราฟีเพื่อกำหนดรูปแบบของรูทะลุและร่องบนชั้นฉนวน
▪การกัดกรด:
ถ่ายทอดรูปแบบของรูทะลุและร่องไปยังชั้นฉนวนโดยใช้กระบวนการกัดแบบแห้งหรือแบบเปียก
▪ การสะสมของโลหะ:
ทำการฝากโลหะ เช่น ทองแดง (Cu) หรืออะลูมิเนียม (Al) ลงในรูและร่องเพื่อสร้างการเชื่อมต่อโลหะ
▪ การขัดเงาเชิงกลเคมี:
การขัดผิวโลหะด้วยกระบวนการทางเคมีและเชิงกล เพื่อกำจัดโลหะส่วนเกินและปรับพื้นผิวให้เรียบ
เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการผลิตตัวเชื่อมต่อโลหะแบบดั้งเดิม กระบวนการผลิตแบบดามัสซีนคู่มีข้อดีดังต่อไปนี้:
▪ขั้นตอนการดำเนินการแบบย่อ:ด้วยการสร้างรูทะลุและร่องพร้อมกันในขั้นตอนการผลิตเดียวกัน ทำให้ลดขั้นตอนการผลิตและเวลาในการผลิตลงได้
▪ประสิทธิภาพการผลิตที่ดีขึ้น:เนื่องจากการลดขั้นตอนการผลิต กระบวนการผลิตแบบดามัสซีนคู่จึงสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตและลดต้นทุนการผลิตได้
▪ปรับปรุงประสิทธิภาพของตัวเชื่อมต่อโลหะ:กระบวนการผลิตแบบ Dual Damascene สามารถสร้างการเชื่อมต่อโลหะที่แคบลงได้ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงการรวมวงจรและประสิทธิภาพการทำงานให้ดียิ่งขึ้น
▪ลดค่าความจุและความต้านทานแฝง:โดยการใช้วัสดุไดอิเล็กทริกที่มีค่า k ต่ำและการปรับโครงสร้างของตัวเชื่อมต่อโลหะให้เหมาะสม จะสามารถลดค่าความจุและความต้านทานปรสิตลงได้ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความเร็วและประสิทธิภาพการใช้พลังงานของวงจร
วันที่เผยแพร่: 25 พฤศจิกายน 2024