Od vseh procesov, vključenih v ustvarjanje čipa, je končna usodaoblatje treba razrezati na posamezne matrice in pakirati v majhne, zaprte škatle z le nekaj izpostavljenimi zatiči. Čip bo ocenjen na podlagi vrednosti praga, upora, toka in napetosti, vendar nihče ne bo upošteval njegovega videza. Med postopkom izdelave rezino večkrat poliramo, da dosežemo potrebno planarizacijo, posebej za vsak korak fotolitografije. Theoblatpovršina mora biti izjemno ravna, ker mora leča fotolitografskega stroja, ko se proizvodni proces krči, doseči nanometrsko ločljivost s povečanjem numerične zaslonke (NA) leče. Vendar to hkrati zmanjša globino ostrenja (DoF). Globina izostritve se nanaša na globino, znotraj katere lahko optični sistem ohranja izostritev. Da bi zagotovili, da fotolitografska slika ostane jasna in izostrena, so površinske variacijeoblatmora biti znotraj globine fokusa.
Preprosto povedano, fotolitografski stroj žrtvuje sposobnost ostrenja za izboljšanje natančnosti slikanja. Nova generacija EUV fotolitografskih strojev ima na primer numerično odprtino 0,55, vendar je navpična globina ostrenja le 45 nanometrov, s še manjšim optimalnim razponom slikanja med fotolitografijo. Če jeoblatni ravno, ima neenakomerno debelino ali površinsko valovitost, bo povzročilo težave med fotolitografijo na visokih in nizkih točkah.
Fotolitografija ni edini postopek, ki zahteva gladkostoblatpovršino. Številni drugi postopki izdelave čipov zahtevajo tudi poliranje rezin. Na primer, po mokrem jedkanju je potrebno poliranje, da se zgladi hrapava površina za kasnejši premaz in nanašanje. Po izolaciji plitvega jarka (STI) je potrebno poliranje za izravnavo odvečnega silicijevega dioksida in dokončanje polnjenja jarka. Po nanašanju kovine je potrebno poliranje, da odstranimo odvečne kovinske plasti in preprečimo kratke stike naprave.
Zato rojstvo čipa vključuje številne korake poliranja za zmanjšanje hrapavosti rezine in površinskih sprememb ter za odstranitev odvečnega materiala s površine. Poleg tega površinske napake, ki jih povzročajo različne procesne težave na rezini, pogosto postanejo očitne šele po vsakem koraku poliranja. Tako imajo inženirji, odgovorni za poliranje, veliko odgovornost. So osrednje osebe v procesu izdelave čipov in pogosto nosijo krivdo na proizvodnih sestankih. Obvladati morajo tako mokro jedkanje kot fizični rezultat kot glavni tehniki poliranja pri izdelavi čipov.
Kakšne so metode poliranja rezin?
Postopke poliranja lahko razvrstimo v tri glavne kategorije, ki temeljijo na načelih interakcije med polirno tekočino in površino silicijeve rezine:
1. Metoda mehanskega poliranja:
Mehansko poliranje odstrani izbokline polirane površine z rezanjem in plastično deformacijo, da se doseže gladka površina. Običajna orodja vključujejo oljne kamne, volnena kolesa in brusni papir, ki se uporabljajo predvsem ročno. Posebni deli, kot so površine rotacijskih teles, lahko uporabljajo gramofone in druga pomožna orodja. Za površine z zahtevami po visoki kakovosti se lahko uporabijo metode super finega poliranja. Za super fino poliranje se uporabljajo posebej izdelana abrazivna orodja, ki so v polirni tekočini, ki vsebuje abraziv, tesno pritisnjena na površino obdelovanca in se vrtijo z veliko hitrostjo. Ta tehnika lahko doseže površinsko hrapavost Ra0,008μm, kar je najvišja med vsemi metodami poliranja. Ta metoda se običajno uporablja za kalupe za optične leče.
2. Metoda kemičnega poliranja:
Kemično poliranje vključuje prednostno raztapljanje mikroizboklin na površini materiala v kemičnem mediju, kar ima za posledico gladko površino. Glavne prednosti te metode so odsotnost potrebe po kompleksni opremi, možnost poliranja obdelovancev kompleksnih oblik in možnost poliranja več obdelovancev hkrati z visoko učinkovitostjo. Ključno vprašanje kemičnega poliranja je formulacija polirne tekočine. Površinska hrapavost, ki jo dosežemo s kemičnim poliranjem, je običajno več deset mikrometrov.
3. Metoda kemičnega mehanskega poliranja (CMP):
Vsaka od prvih dveh metod poliranja ima svoje edinstvene prednosti. S kombiniranjem teh dveh metod lahko dosežemo komplementarne učinke v procesu. Kemijsko mehansko poliranje združuje procese mehanskega trenja in kemične korozije. Med CMP kemični reagenti v polirni tekočini oksidirajo material poliranega substrata in tvorijo mehko oksidno plast. Ta oksidna plast se nato odstrani z mehanskim trenjem. Ponavljanje tega postopka oksidacije in mehanskega odstranjevanja doseže učinkovito poliranje.
Trenutni izzivi in težave pri kemijsko mehanskem poliranju (CMP):
CMP se sooča s številnimi izzivi in težavami na področju tehnologije, ekonomije in okoljske trajnosti:
1) Doslednost procesa: Doseganje visoke doslednosti v procesu CMP ostaja izziv. Tudi znotraj iste proizvodne linije lahko manjše razlike v procesnih parametrih med različnimi serijami ali opremo vplivajo na konsistenco končnega izdelka.
2) Prilagodljivost novim materialom: Ker se novi materiali še naprej pojavljajo, se mora tehnologija CMP prilagoditi njihovim značilnostim. Nekateri napredni materiali morda niso združljivi s tradicionalnimi postopki CMP, kar zahteva razvoj bolj prilagodljivih polirnih tekočin in abrazivov.
3) Učinki velikosti: Ker se dimenzije polprevodniških naprav še naprej zmanjšujejo, postajajo težave, ki jih povzročajo učinki velikosti, pomembnejše. Manjše dimenzije zahtevajo večjo ravnost površine, kar zahteva natančnejše postopke CMP.
4) Nadzor stopnje odstranjevanja materiala: V nekaterih aplikacijah je natančen nadzor hitrosti odstranjevanja materiala za različne materiale ključnega pomena. Zagotavljanje doslednih stopenj odstranjevanja v različnih slojih med CMP je bistveno za proizvodnjo visoko zmogljivih naprav.
5) Prijaznost do okolja: Tekočine za poliranje in abrazivi, ki se uporabljajo v CMP, lahko vsebujejo okolju škodljive komponente. Raziskave in razvoj okolju prijaznejših in trajnostnih procesov in materialov CMP so pomembni izzivi.
6) Inteligenca in avtomatizacija: Medtem ko se raven inteligence in avtomatizacije sistemov CMP postopoma izboljšujeta, se morajo še vedno spopadati s kompleksnimi in spremenljivimi proizvodnimi okolji. Doseganje višjih ravni avtomatizacije in inteligentnega nadzora za izboljšanje učinkovitosti proizvodnje je izziv, ki ga je treba obravnavati.
7) Nadzor stroškov: CMP vključuje visoke stroške opreme in materiala. Proizvajalci morajo izboljšati učinkovitost procesov, hkrati pa si prizadevati za zmanjšanje proizvodnih stroškov, da ohranijo konkurenčnost na trgu.
Čas objave: jun-05-2024