Af alle de processer, der er involveret i at skabe en chip, er den endelige skæbne foroblatskal skæres i individuelle matricer og pakkes i små, lukkede kasser med kun få stifter synlige. Chippen vil blive evalueret baseret på dens tærskel, modstand, strøm og spændingsværdier, men ingen vil overveje dens udseende. Under fremstillingsprocessen polerer vi gentagne gange waferen for at opnå den nødvendige planarisering, især for hvert fotolitografitrin. Deoblatoverfladen skal være ekstremt flad, fordi efterhånden som chipfremstillingsprocessen krymper, skal fotolitografimaskinens linse opnå opløsning i nanometerskala ved at øge linsens numeriske blænde (NA). Dette reducerer dog samtidig fokusdybden (DoF). Fokusdybden refererer til den dybde, inden for hvilken det optiske system kan bevare fokus. For at sikre, at fotolitografibilledet forbliver klart og i fokus, skal overfladevariationerne afoblatskal falde inden for dybden af fokus.
Kort sagt ofrer fotolitografimaskinen fokuseringsevnen for at forbedre billedpræcisionen. For eksempel har den nye generation af EUV fotolitografimaskiner en numerisk blænde på 0,55, men den lodrette fokusdybde er kun 45 nanometer, med et endnu mindre optimalt billedområde under fotolitografi. Hvisoblatikke er flad, har ujævn tykkelse eller overfladebølger, vil det forårsage problemer under fotolitografi på de høje og lave punkter.
Fotolitografi er ikke den eneste proces, der kræver en glatoblatoverflade. Mange andre spånfremstillingsprocesser kræver også waferpolering. For eksempel efter vådætsning er polering nødvendig for at udglatte den ru overflade til efterfølgende belægning og aflejring. Efter overfladisk rendeisolering (STI) kræves polering for at udglatte det overskydende siliciumdioxid og fuldføre rendefyldningen. Efter metalaflejring er polering nødvendig for at fjerne overskydende metallag og forhindre kortslutning af enheden.
Derfor involverer fødslen af en chip adskillige poleringstrin for at reducere waferens ruhed og overfladevariationer og for at fjerne overskydende materiale fra overfladen. Derudover bliver overfladedefekter forårsaget af forskellige procesproblemer på waferen ofte først synlige efter hvert poleringstrin. De ingeniører, der er ansvarlige for polering, har således et betydeligt ansvar. De er de centrale personer i chipfremstillingsprocessen og bærer ofte skylden på produktionsmøder. De skal være dygtige til både vådætsning og fysisk output, som de vigtigste poleringsteknikker i spånfremstilling.
Hvad er metoderne til waferpolering?
Poleringsprocesser kan klassificeres i tre hovedkategorier baseret på interaktionsprincipperne mellem poleringsvæsken og siliciumwaferoverfladen:
1. Mekanisk poleringsmetode:
Mekanisk polering fjerner den polerede overflades fremspring gennem skæring og plastisk deformation for at opnå en glat overflade. Almindelige værktøjer omfatter oliesten, uldhjul og sandpapir, primært betjent i hånden. Specielle dele, såsom overfladerne på roterende legemer, kan bruge drejeskiver og andre hjælpeværktøjer. Til overflader med høje kvalitetskrav kan der anvendes superfine poleringsmetoder. Superfin polering anvender specialfremstillede slibeværktøjer, som i en slibemiddelholdig polervæske presses tæt mod emnets overflade og roteres med høj hastighed. Denne teknik kan opnå en overfladeruhed på Ra0,008μm, den højeste blandt alle poleringsmetoder. Denne metode bruges almindeligvis til optiske linseforme.
2. Kemisk poleringsmetode:
Kemisk polering involverer den foretrukne opløsning af mikrofremspringene på materialeoverfladen i et kemisk medium, hvilket resulterer i en glat overflade. De vigtigste fordele ved denne metode er manglen på behov for komplekst udstyr, evnen til at polere kompleksformede emner og evnen til at polere mange emner samtidigt med høj effektivitet. Kernespørgsmålet ved kemisk polering er formuleringen af poleringsvæsken. Den overfladeruhed, der opnås ved kemisk polering, er typisk flere titusinder af mikrometer.
3. Metode til kemisk mekanisk polering (CMP):
Hver af de to første poleringsmetoder har sine unikke fordele. Ved at kombinere disse to metoder kan der opnås komplementære effekter i processen. Kemisk mekanisk polering kombinerer mekanisk friktion og kemiske korrosionsprocesser. Under CMP oxiderer de kemiske reagenser i polervæsken det polerede substratmateriale og danner et blødt oxidlag. Dette oxidlag fjernes derefter gennem mekanisk friktion. Ved at gentage denne oxidations- og mekaniske fjernelsesproces opnås effektiv polering.
Aktuelle udfordringer og problemer inden for kemisk mekanisk polering (CMP):
CMP står over for flere udfordringer og spørgsmål inden for teknologi, økonomi og miljømæssig bæredygtighed:
1) Proceskonsistens: At opnå høj konsistens i CMP-processen er fortsat udfordrende. Selv inden for samme produktionslinje kan mindre variationer i procesparametre mellem forskellige batcher eller udstyr påvirke slutproduktets konsistens.
2) Tilpasningsevne til nye materialer: Efterhånden som nye materialer fortsætter med at dukke op, skal CMP-teknologi tilpasse sig deres egenskaber. Nogle avancerede materialer er muligvis ikke kompatible med traditionelle CMP-processer, hvilket kræver udvikling af mere tilpasningsdygtige poleringsvæsker og slibemidler.
3) Størrelseseffekter: Efterhånden som halvlederens dimensioner fortsætter med at krympe, bliver problemer forårsaget af størrelseseffekter mere signifikante. Mindre dimensioner kræver højere overfladeplanhed, hvilket nødvendiggør mere præcise CMP-processer.
4) Kontrol af materialefjernelseshastighed: I nogle applikationer er præcis kontrol af materialefjernelseshastigheden for forskellige materialer afgørende. At sikre ensartede fjernelseshastigheder på tværs af forskellige lag under CMP er afgørende for fremstilling af højtydende enheder.
5) Miljøvenlighed: De polerende væsker og slibemidler, der bruges i CMP, kan indeholde miljøskadelige komponenter. Forskning og udvikling af mere miljøvenlige og bæredygtige CMP processer og materialer er vigtige udfordringer.
6) Intelligens og automatisering: Mens intelligens- og automatiseringsniveauet for CMP-systemer gradvist forbedres, skal de stadig klare komplekse og variable produktionsmiljøer. At opnå højere niveauer af automatisering og intelligent overvågning for at forbedre produktionseffektiviteten er en udfordring, der skal løses.
7) Omkostningskontrol: CMP involverer høje udstyrs- og materialeomkostninger. Producenterne er nødt til at forbedre procesydelsen, samtidig med at de stræber efter at reducere produktionsomkostningerne for at opretholde markedets konkurrenceevne.
Indlægstid: 05-jun-2024