Av alla processer som är involverade i att skapa ett chip, det slutliga ödet förrånska skäras till individuella stansar och förpackas i små, slutna lådor med endast några få stift exponerade. Chipet kommer att utvärderas baserat på dess tröskelvärde, resistans, ström och spänningsvärden, men ingen kommer att ta hänsyn till dess utseende. Under tillverkningsprocessen polerar vi upprepade gånger skivan för att uppnå den nödvändiga planariseringen, speciellt för varje fotolitografisteg. Derånytan måste vara extremt plan eftersom, när chiptillverkningsprocessen krymper, måste linsen på fotolitografimaskinen uppnå nanometerskala upplösning genom att öka linsens numeriska bländare (NA). Men detta minskar samtidigt fokusdjupet (DoF). Fokusdjupet hänvisar till det djup inom vilket det optiska systemet kan bibehålla fokus. För att säkerställa att den fotolitografiska bilden förblir klar och i fokus, kan ytvariationerna avrånmåste falla inom djupet av fokus.
Enkelt uttryckt offrar fotolitografimaskinen fokuseringsförmågan för att förbättra bildprecisionen. Till exempel har den nya generationens EUV fotolitografimaskiner en numerisk bländare på 0,55, men det vertikala fokusdjupet är bara 45 nanometer, med ett ännu mindre optimalt avbildningsområde under fotolitografi. Områnär inte platt, har ojämn tjocklek eller ytvågor, kommer det att orsaka problem under fotolitografi vid de höga och låga punkterna.
Fotolitografi är inte den enda processen som kräver en jämnrånyta. Många andra spåntillverkningsprocesser kräver också waferpolering. Till exempel, efter våtetsning, behövs polering för att jämna ut den grova ytan för efterföljande beläggning och avsättning. Efter ytterdikeisolering (STI) krävs polering för att jämna ut överskottet av kiseldioxid och slutföra dikesfyllningen. Efter metallavsättning behövs polering för att ta bort överflödiga metallskikt och förhindra kortslutning av enheten.
Därför involverar födelsen av ett chip många poleringssteg för att minska skivans strävhet och ytvariationer och för att avlägsna överskottsmaterial från ytan. Ytdefekter orsakade av olika processproblem på skivan blir dessutom ofta uppenbara först efter varje poleringssteg. De ingenjörer som ansvarar för polering har alltså ett stort ansvar. De är centrala personer i chiptillverkningsprocessen och bär ofta skulden i produktionsmöten. De måste vara skickliga i både våtetsning och fysisk produktion, som de viktigaste poleringsteknikerna vid spåntillverkning.
Vilka är metoderna för polering av wafer?
Poleringsprocesser kan klassificeras i tre huvudkategorier baserat på interaktionsprinciperna mellan polervätskan och kiselskivans yta:
1. Mekanisk poleringsmetod:
Mekanisk polering tar bort den polerade ytans utsprång genom skärning och plastisk deformation för att uppnå en slät yta. Vanliga verktyg inkluderar oljestenar, ullhjul och sandpapper, främst handmanövrerade. Specialdelar, såsom ytorna på roterande kroppar, kan använda skivspelare och andra hjälpverktyg. För ytor med höga kvalitetskrav kan superfina poleringsmetoder användas. Superfin polering använder specialgjorda slipverktyg, som i en slipmedelshaltig polervätska pressas hårt mot arbetsstyckets yta och roteras med hög hastighet. Denna teknik kan uppnå en ytråhet på Ra0,008μm, den högsta av alla poleringsmetoder. Denna metod används vanligtvis för optiska linsformar.
2. Kemisk poleringsmetod:
Kemisk polering innebär föredragen upplösning av mikroutsprången på materialytan i ett kemiskt medium, vilket resulterar i en slät yta. De främsta fördelarna med denna metod är bristen på behovet av komplex utrustning, förmågan att polera komplexa arbetsstycken och förmågan att polera många arbetsstycken samtidigt med hög effektivitet. Kärnan i kemisk polering är formuleringen av polervätskan. Ytråheten som uppnås genom kemisk polering är vanligtvis flera tiotals mikrometer.
3. Metod för kemisk mekanisk polering (CMP):
Var och en av de två första poleringsmetoderna har sina unika fördelar. Genom att kombinera dessa två metoder kan man uppnå kompletterande effekter i processen. Kemisk mekanisk polering kombinerar mekanisk friktion och kemiska korrosionsprocesser. Under CMP oxiderar de kemiska reagensen i polervätskan det polerade substratmaterialet och bildar ett mjukt oxidskikt. Detta oxidskikt avlägsnas sedan genom mekanisk friktion. Genom att upprepa denna oxidations- och mekaniska borttagningsprocess uppnås effektiv polering.
Aktuella utmaningar och problem inom kemisk mekanisk polering (CMP):
CMP står inför flera utmaningar och frågor inom områdena teknik, ekonomi och miljömässig hållbarhet:
1) Processkonsistens: Att uppnå hög konsekvens i CMP-processen är fortfarande en utmaning. Även inom samma produktionslinje kan mindre variationer i processparametrar mellan olika partier eller utrustning påverka slutproduktens konsistens.
2) Anpassningsförmåga till nya material: När nya material fortsätter att dyka upp måste CMP-tekniken anpassa sig till deras egenskaper. Vissa avancerade material kanske inte är kompatibla med traditionella CMP-processer, vilket kräver utveckling av mer anpassningsbara polervätskor och slipmedel.
3) Storlekseffekter: Allteftersom halvledarenheternas dimensioner fortsätter att krympa blir problem som orsakas av storlekseffekter mer betydande. Mindre dimensioner kräver högre ytplanhet, vilket kräver mer exakta CMP-processer.
4) Kontroll av materialborttagningshastighet: I vissa applikationer är exakt kontroll av materialavlägsningshastigheten för olika material avgörande. Att säkerställa konsekventa borttagningshastigheter över olika lager under CMP är avgörande för att tillverka högpresterande enheter.
5) Miljövänlighet: De polervätskor och slipmedel som används i CMP kan innehålla miljöskadliga komponenter. Forskning och utveckling av mer miljövänliga och hållbara CMP-processer och material är viktiga utmaningar.
6) Intelligens och automatisering: Även om intelligens- och automationsnivån för CMP-system gradvis förbättras, måste de fortfarande klara av komplexa och varierande produktionsmiljöer. Att uppnå högre nivåer av automatisering och intelligent övervakning för att förbättra produktionseffektiviteten är en utmaning som måste lösas.
7) Kostnadskontroll: CMP innebär höga utrustnings- och materialkostnader. Tillverkare måste förbättra processprestanda samtidigt som de strävar efter att minska produktionskostnaderna för att upprätthålla konkurrenskraften på marknaden.
Posttid: 2024-05-05