От всички процеси, включени в създаването на чип, крайната съдба навафлатрябва да се нарязва на отделни матрици и да се опакова в малки, затворени кутии само с няколко открити щифта. Чипът ще бъде оценен въз основа на стойностите на прага, съпротивлението, тока и напрежението, но никой няма да вземе предвид външния му вид. По време на производствения процес ние многократно полираме пластината, за да постигнем необходимата планаризация, особено за всяка стъпка на фотолитография. Theвафлаповърхността трябва да бъде изключително плоска, защото тъй като процесът на производство на чипове се свива, лещата на фотолитографската машина трябва да постигне разделителна способност в нанометров мащаб чрез увеличаване на цифровата апертура (NA) на лещата. Това обаче едновременно намалява дълбочината на фокуса (DoF). Дълбочината на фокусиране се отнася до дълбочината, в рамките на която оптичната система може да поддържа фокус. За да се гарантира, че фотолитографското изображение остава ясно и на фокус, повърхностните вариации навафлатрябва да попада в дълбочината на фокуса.
С прости думи, фотолитографската машина жертва способността за фокусиране, за да подобри прецизността на изображенията. Например новото поколение EUV фотолитографски машини имат числова апертура от 0,55, но вертикалната дълбочина на фокуса е само 45 нанометра, с още по-малък оптимален диапазон на изображения по време на фотолитография. Аковафлане е плосък, има неравномерна дебелина или вълнообразност на повърхността, това ще причини проблеми по време на фотолитография във високите и ниските точки.
Фотолитографията не е единственият процес, който изисква гладкоствафлаповърхност. Много други процеси за производство на чипове също изискват полиране на пластини. Например, след мокро ецване е необходимо полиране, за да се изглади грапавата повърхност за последващо покритие и отлагане. След изолиране на плитък изкоп (STI) е необходимо полиране, за да се изглади излишният силициев диоксид и да се завърши запълването на изкопа. След отлагането на метал е необходимо полиране, за да се отстранят излишните метални слоеве и да се предотврати късо съединение на устройството.
Следователно раждането на чип включва многобройни стъпки на полиране, за да се намали грапавостта на пластината и повърхностните вариации и да се отстрани излишният материал от повърхността. Освен това повърхностните дефекти, причинени от различни проблеми с процеса на пластината, често стават очевидни едва след всяка стъпка на полиране. По този начин инженерите, отговорни за полирането, носят значителна отговорност. Те са централните фигури в процеса на производство на чипове и често носят вината на производствените срещи. Те трябва да владеят както мокрото ецване, така и физическото извеждане, като основни техники за полиране при производството на чипове.
Какви са методите за полиране на вафли?
Процесите на полиране могат да бъдат класифицирани в три основни категории въз основа на принципите на взаимодействие между полиращата течност и повърхността на силиконовата пластина:
1. Метод на механично полиране:
Механичното полиране премахва изпъкналостите на полираната повърхност чрез рязане и пластична деформация, за да се постигне гладка повърхност. Обичайните инструменти включват маслени камъни, вълнени колела и шкурка, работещи предимно на ръка. Специални части, като повърхностите на въртящи се тела, могат да използват грамофони и други спомагателни инструменти. За повърхности с изисквания за високо качество могат да се използват методи за супер фино полиране. Супер финото полиране използва специално направени абразивни инструменти, които в полираща течност, съдържаща абразив, се притискат плътно към повърхността на детайла и се въртят с висока скорост. Тази техника може да постигне грапавост на повърхността от Ra0,008μm, най-високата сред всички методи за полиране. Този метод обикновено се използва за форми за оптични лещи.
2. Метод на химическо полиране:
Химическото полиране включва преференциалното разтваряне на микро-издатините върху повърхността на материала в химическа среда, което води до гладка повърхност. Основните предимства на този метод са липсата на необходимост от сложно оборудване, възможността за полиране на детайли със сложна форма и възможността за полиране на много детайли едновременно с висока ефективност. Основният проблем при химическото полиране е съставът на полиращата течност. Грапавостта на повърхността, постигната чрез химическо полиране, обикновено е няколко десетки микрометра.
3. Метод на химическо механично полиране (CMP):
Всеки от първите два метода на полиране има своите уникални предимства. Комбинирането на тези два метода може да постигне допълващи се ефекти в процеса. Химическото механично полиране комбинира процеси на механично триене и химическа корозия. По време на CMP, химическите реагенти в полиращата течност окисляват полирания материал на субстрата, образувайки мек оксиден слой. След това този оксиден слой се отстранява чрез механично триене. Повтарянето на този процес на окисление и механично отстраняване постига ефективно полиране.
Актуални предизвикателства и проблеми при химическото механично полиране (CMP):
CMP е изправен пред няколко предизвикателства и проблеми в областта на технологиите, икономиката и устойчивостта на околната среда:
1) Съгласуваност на процеса: Постигането на висока съгласуваност в CMP процеса остава предизвикателство. Дори в рамките на една и съща производствена линия, незначителни вариации в параметрите на процеса между различните партиди или оборудване могат да повлияят на консистенцията на крайния продукт.
2) Адаптивност към нови материали: Тъй като новите материали продължават да се появяват, CMP технологията трябва да се адаптира към техните характеристики. Някои усъвършенствани материали може да не са съвместими с традиционните CMP процеси, което изисква разработването на по-адаптивни полиращи течности и абразиви.
3) Ефекти на размера: Тъй като размерите на полупроводниковите устройства продължават да намаляват, проблемите, причинени от ефектите на размера, стават по-значими. По-малките размери изискват по-висока плоскост на повърхността, което налага по-прецизни CMP процеси.
4) Контрол на скоростта на отстраняване на материала: В някои приложения прецизният контрол на скоростта на отстраняване на материала за различни материали е от решаващо значение. Осигуряването на последователни скорости на отстраняване в различни слоеве по време на CMP е от съществено значение за производството на високопроизводителни устройства.
5) Екологичност: Полиращите течности и абразивите, използвани в CMP, може да съдържат компоненти, вредни за околната среда. Изследванията и разработването на по-екологични и устойчиви процеси и материали за CMP са важни предизвикателства.
6) Интелигентност и автоматизация: Въпреки че нивото на интелигентност и автоматизация на CMP системите постепенно се подобрява, те все още трябва да се справят със сложни и променливи производствени среди. Постигането на по-високи нива на автоматизация и интелигентно наблюдение за подобряване на ефективността на производството е предизвикателство, което трябва да бъде разгледано.
7) Контрол на разходите: CMP включва високи разходи за оборудване и материали. Производителите трябва да подобрят производителността на процеса, като същевременно се стремят да намалят производствените разходи, за да поддържат конкурентоспособността на пазара.
Време на публикуване: 05 юни 2024 г