Dintre toate procesele implicate în crearea unui cip, soarta finală anapolitanatrebuie tăiat în matrițe individuale și ambalat în cutii mici, închise, cu doar câteva știfturi expuse. Cipul va fi evaluat pe baza valorilor de prag, rezistență, curent și tensiune, dar nimeni nu va lua în considerare aspectul său. În timpul procesului de fabricație lustruim în mod repetat napolitana pentru a obține planarizarea necesară, în special pentru fiecare etapă de fotolitografie. Thenapolitanasuprafața trebuie să fie extrem de plană deoarece, pe măsură ce procesul de fabricare a cipurilor se micșorează, lentila aparatului de fotolitografie trebuie să atingă o rezoluție la scară nanometrică prin creșterea deschiderii numerice (NA) a lentilei. Cu toate acestea, acest lucru reduce simultan profunzimea focalizării (DoF). Adâncimea de focalizare se referă la adâncimea în care sistemul optic poate menține focalizarea. Pentru a vă asigura că imaginea fotolitografică rămâne clară și focalizată, variațiile de suprafață alenapolitanatrebuie să se încadreze în adâncimea focalizării.
În termeni simpli, aparatul de fotolitografie sacrifică capacitatea de focalizare pentru a îmbunătăți precizia imaginii. De exemplu, mașinile de fotolitografie EUV de nouă generație au o deschidere numerică de 0,55, dar adâncimea verticală a focalizării este de numai 45 de nanometri, cu un interval optim de imagine și mai mic în timpul fotolitografiei. Dacănapolitananu este plat, are grosime neuniformă sau ondulații ale suprafeței, va cauza probleme în timpul fotolitografiei în punctele înalte și joase.
Fotolitografia nu este singurul proces care necesită o netedănapolitanasuprafaţă. Multe alte procese de fabricare a așchiilor necesită, de asemenea, lustruirea plachetelor. De exemplu, după gravarea umedă, este necesară lustruirea pentru a netezi suprafața rugoasă pentru acoperirea și depunerea ulterioară. După izolarea șanțului superficial (STI), este necesară lustruirea pentru a netezi excesul de dioxid de siliciu și a finaliza umplerea șanțului. După depunerea metalului, este necesară lustruirea pentru a îndepărta straturile de metal în exces și pentru a preveni scurtcircuitele dispozitivului.
Prin urmare, nașterea unui cip implică numeroase etape de lustruire pentru a reduce rugozitatea și variațiile de suprafață ale plachetei și pentru a elimina excesul de material de pe suprafață. În plus, defectele de suprafață cauzate de diferite probleme ale procesului pe napolitană devin adesea evidente numai după fiecare pas de lustruire. Astfel, inginerii responsabili cu lustruirea dețin o responsabilitate semnificativă. Ei sunt figurile centrale în procesul de fabricare a cipurilor și adesea poartă vina în întâlnirile de producție. Ei trebuie să fie competenți atât în gravarea umedă, cât și în rezultatul fizic, ca principalele tehnici de lustruire în fabricarea așchiilor.
Care sunt metodele de lustruire a napolitanelor?
Procesele de lustruire pot fi clasificate în trei mari categorii pe baza principiilor de interacțiune dintre lichidul de lustruire și suprafața plachetei de siliciu:
1. Metoda de lustruire mecanică:
Lustruirea mecanică îndepărtează proeminențele suprafeței lustruite prin tăiere și deformare plastică pentru a obține o suprafață netedă. Uneltele obișnuite includ pietre de ulei, roți de lână și șmirghel, operate în principal manual. Piesele speciale, cum ar fi suprafețele corpurilor rotative, pot folosi plăci rotative și alte unelte auxiliare. Pentru suprafețele cu cerințe de înaltă calitate, pot fi utilizate metode de lustruire super-fină. Lustruirea super-fină folosește unelte abrazive special create, care, într-un lichid de lustruire care conține abraziv, sunt presate strâns pe suprafața piesei de prelucrat și rotite cu viteză mare. Această tehnică poate obține o rugozitate a suprafeței de Ra0,008μm, cea mai mare dintre toate metodele de lustruire. Această metodă este utilizată în mod obișnuit pentru matrițele de lentile optice.
2. Metoda de lustruire chimică:
Lustruirea chimică presupune dizolvarea preferenţială a microproeminenţelor de pe suprafaţa materialului într-un mediu chimic, rezultând o suprafaţă netedă. Principalele avantaje ale acestei metode sunt lipsa necesității de echipamente complexe, capacitatea de a lustrui piesele de prelucrat în formă complexă și capacitatea de a lustrui multe piese de prelucrat simultan, cu eficiență ridicată. Problema de bază a lustruirii chimice este formularea lichidului de lustruire. Rugozitatea suprafeței obținută prin lustruire chimică este de obicei de câteva zeci de micrometri.
3. Metoda de lustruire chimică mecanică (CMP):
Fiecare dintre primele două metode de lustruire are avantajele sale unice. Combinarea acestor două metode poate obține efecte complementare în proces. Lustruirea mecanică chimică combină frecarea mecanică și procesele de coroziune chimică. În timpul CMP, reactivii chimici din lichidul de lustruire oxidează materialul substrat lustruit, formând un strat de oxid moale. Acest strat de oxid este apoi îndepărtat prin frecare mecanică. Repetând acest proces de oxidare și îndepărtare mecanică, se obține o lustruire eficientă.
Provocări și probleme actuale în lustruirea chimică mecanică (CMP):
CMP se confruntă cu mai multe provocări și probleme în domeniile tehnologiei, economiei și durabilității mediului:
1) Consecvența procesului: obținerea unei coerențe ridicate în procesul CMP rămâne o provocare. Chiar și în cadrul aceleiași linii de producție, variațiile minore ale parametrilor procesului între diferite loturi sau echipamente pot afecta consistența produsului final.
2) Adaptabilitate la materiale noi: Pe măsură ce noi materiale continuă să apară, tehnologia CMP trebuie să se adapteze caracteristicilor lor. Este posibil ca unele materiale avansate să nu fie compatibile cu procesele CMP tradiționale, necesitând dezvoltarea unor lichide de lustruire și abrazivi mai adaptabile.
3) Efecte de dimensiune: Pe măsură ce dimensiunile dispozitivelor semiconductoare continuă să se micșoreze, problemele cauzate de efectele de dimensiune devin mai semnificative. Dimensiunile mai mici necesită o planeitate mai mare a suprafeței, necesitând procese CMP mai precise.
4) Controlul ratei de îndepărtare a materialului: În unele aplicații, controlul precis al ratei de îndepărtare a materialului pentru diferite materiale este crucial. Asigurarea ratelor de îndepărtare consistente pe diferite straturi în timpul CMP este esențială pentru fabricarea dispozitivelor de înaltă performanță.
5) Ecologic: lichidele de lustruire și abrazivii utilizați în CMP pot conține componente dăunătoare mediului. Cercetarea și dezvoltarea unor procese și materiale CMP mai ecologice și mai durabile sunt provocări importante.
6) Inteligență și automatizare: În timp ce nivelul de inteligență și automatizare al sistemelor CMP se îmbunătățește treptat, acestea trebuie să facă față în continuare mediilor de producție complexe și variabile. Atingerea unor niveluri mai ridicate de automatizare și monitorizare inteligentă pentru a îmbunătăți eficiența producției este o provocare care trebuie abordată.
7) Controlul costurilor: CMP implică costuri mari de echipamente și materiale. Producătorii trebuie să îmbunătățească performanța procesului, încercând în același timp să reducă costurile de producție pentru a menține competitivitatea pe piață.
Ora postării: 05-jun-2024