Van al die prosesse betrokke by die skep van 'n skyfie, die finale lot van diewafermoet in individuele stempels gesny word en in klein, ingeslote boksies verpak word met slegs 'n paar penne oop. Die skyfie sal geëvalueer word op grond van sy drempel-, weerstand-, stroom- en spanningwaardes, maar niemand sal die voorkoms daarvan oorweeg nie. Tydens die vervaardigingsproses poets ons die wafel herhaaldelik om die nodige planarisering te verkry, veral vir elke fotolitografiestap. Diewaferoppervlak moet uiters plat wees, want namate die chip-vervaardigingsproses krimp, moet die lens van die fotolitografiemasjien nanometerskaal resolusie bereik deur die numeriese diafragma (NA) van die lens te vergroot. Dit verminder egter terselfdertyd die diepte van fokus (DoF). Die diepte van fokus verwys na die diepte waarbinne die optiese sisteem fokus kan behou. Om te verseker dat die fotolitografiese beeld duidelik en in fokus bly, moet die oppervlakvariasies van diewafermoet binne die diepte van fokus val.
In eenvoudige terme offer die fotolitografiemasjien die fokusvermoë op om beeldpresisie te verbeter. Die nuwe generasie EUV-fotolitografiemasjiene het byvoorbeeld 'n numeriese diafragma van 0.55, maar die vertikale diepte van fokus is slegs 45 nanometer, met 'n selfs kleiner optimale beeldbereik tydens fotolitografie. As diewaferis nie plat nie, het ongelyke dikte, of oppervlakgolwings, sal dit probleme veroorsaak tydens fotolitografie by die hoë en laagtepunte.
Fotolitografie is nie die enigste proses wat 'n gladde proses vereis niewaferoppervlak. Baie ander chip vervaardigingsprosesse vereis ook wafel polering. Byvoorbeeld, na nat ets, is polering nodig om die growwe oppervlak glad te maak vir daaropvolgende laag en afsetting. Na vlak sloot isolasie (STI), is polering nodig om die oortollige silikondioksied glad te maak en die slootvulling te voltooi. Na metaalafsetting is polering nodig om oortollige metaallae te verwyder en toestelkortsluitings te voorkom.
Daarom behels die geboorte van 'n skyfie talle poleerstappe om die wafel se grofheid en oppervlakvariasies te verminder en om oortollige materiaal van die oppervlak te verwyder. Boonop word oppervlakdefekte wat deur verskeie proseskwessies op die wafer veroorsaak word, dikwels eers na elke poleerstap sigbaar. Dus, die ingenieurs wat verantwoordelik is vir polering dra aansienlike verantwoordelikheid. Hulle is die sentrale figure in die skyfievervaardigingsproses en dra dikwels die skuld in produksievergaderings. Hulle moet vaardig wees in beide nat ets en fisiese uitset, as die belangrikste poleer tegnieke in chip vervaardiging.
Wat is die wafer-poleermetodes?
Poleerprosesse kan in drie hoofkategorieë geklassifiseer word gebaseer op die interaksiebeginsels tussen die poleervloeistof en die silikonwafeloppervlak:
1. Meganiese poleermetode:
Meganiese polering verwyder die gepoleerde oppervlak se uitsteeksels deur sny en plastiese vervorming om 'n gladde oppervlak te verkry. Algemene gereedskap sluit in oliestene, wolwiele en skuurpapier, wat hoofsaaklik met die hand bestuur word. Spesiale onderdele, soos die oppervlaktes van roterende liggame, kan draaitafels en ander hulpgereedskap gebruik. Vir oppervlaktes met hoë kwaliteit vereistes kan superfyn poleermetodes gebruik word. Superfyn poleerwerk gebruik spesiaal vervaardigde skuurgereedskap, wat in 'n skuurmiddelbevattende poleervloeistof styf teen die oppervlak van die werkstuk gedruk word en teen hoë spoed geroteer word. Hierdie tegniek kan 'n oppervlakruwheid van Ra0,008μm bereik, die hoogste onder alle poleermetodes. Hierdie metode word algemeen gebruik vir optiese lensvorms.
2. Chemiese poleermetode:
Chemiese polering behels die voorkeurontbinding van die mikro-uitsteeksels op die materiaaloppervlak in 'n chemiese medium, wat 'n gladde oppervlak tot gevolg het. Die belangrikste voordele van hierdie metode is die gebrek aan behoefte aan komplekse toerusting, die vermoë om komplekse-vormige werkstukke te poets, en die vermoë om baie werkstukke gelyktydig met hoë doeltreffendheid te poets. Die kernkwessie van chemiese polering is die formulering van die poleervloeistof. Die oppervlakruwheid wat deur chemiese polering verkry word, is tipies etlike tientalle mikrometers.
3. Chemiese Meganiese Polering (CMP) Metode:
Elk van die eerste twee poleermetodes het sy unieke voordele. Die kombinasie van hierdie twee metodes kan komplementêre effekte in die proses bereik. Chemiese meganiese polering kombineer meganiese wrywing en chemiese korrosieprosesse. Tydens CMP oksideer die chemiese reagense in die poleervloeistof die gepoleerde substraatmateriaal en vorm 'n sagte oksiedlaag. Hierdie oksiedlaag word dan deur meganiese wrywing verwyder. Deur hierdie oksidasie- en meganiese verwyderingsproses te herhaal, word effektiewe polering verkry.
Huidige uitdagings en kwessies in chemiese meganiese polering (CMP):
CMP staan voor verskeie uitdagings en kwessies op die gebied van tegnologie, ekonomie en omgewingsvolhoubaarheid:
1) Proseskonsekwentheid: Die bereiking van hoë konsekwentheid in die CMP-proses bly uitdagend. Selfs binne dieselfde produksielyn kan geringe variasies in prosesparameters tussen verskillende groepe of toerusting die finale produk se konsekwentheid beïnvloed.
2) Aanpasbaarheid by nuwe materiale: Soos nuwe materiale voortgaan om na vore te kom, moet CMP-tegnologie aanpas by hul eienskappe. Sommige gevorderde materiale is moontlik nie versoenbaar met tradisionele CMP-prosesse nie, wat die ontwikkeling van meer aanpasbare poleervloeistowwe en skuurmiddels vereis.
3) Grootte-effekte: Namate die afmetings van halfgeleiertoestelle aanhou krimp, word probleme wat deur grootte-effekte veroorsaak word, meer betekenisvol. Kleiner afmetings vereis hoër oppervlakvlakheid, wat meer presiese CMP-prosesse noodsaak.
4) Materiaalverwyderingstempobeheer: In sommige toepassings is presiese beheer van die materiaalverwyderingstempo vir verskillende materiale van kardinale belang. Om konsekwente verwyderingsyfers oor verskeie lae tydens CMP te verseker, is noodsaaklik vir die vervaardiging van hoëprestasie-toestelle.
5) Omgewingsvriendelikheid: Die poleervloeistowwe en skuurmiddels wat in CMP gebruik word, kan omgewingskadelike komponente bevat. Navorsing en ontwikkeling van meer omgewingsvriendelike en volhoubare CMP-prosesse en -materiale is belangrike uitdagings.
6) Intelligensie en outomatisering: Terwyl die intelligensie- en outomatiseringsvlak van CMP-stelsels geleidelik verbeter, moet hulle steeds komplekse en veranderlike produksie-omgewings hanteer. Die bereiking van hoër vlakke van outomatisering en intelligente monitering om produksiedoeltreffendheid te verbeter, is 'n uitdaging wat aangespreek moet word.
7) Kostebeheer: CMP behels hoë toerusting- en materiaalkoste. Vervaardigers moet prosesprestasie verbeter terwyl hulle daarna streef om produksiekoste te verminder om markmededingendheid te handhaaf.
Postyd: Jun-05-2024