Osnovni pregled procesa prelivanja i poliranja pločica
U zamršenom svijetu proizvodnje poluvodiča, stvaranje integriranih kola počinje s tankim, netaknutim, netaknutim kriškom silicija poznatom kao wafer. Kvalitet površine ove pločice je najvažniji, jer svaka nesavršenost može dovesti do kvara uređaja. Dva kritična mehanička procesa koja se koriste da bi se postigla potrebna ravnost i glatkoća su preklapanje i poliranje. Ovaj članak pruža osnovni pregled ovih bitnih koraka.
Potreba za ravnošću i glatkoćom
Nakon što se iseče iz ingota jednog kristala, sirova oblanda ima grubu, oštećenu površinu sa značajnim varijacijama debljine. Za moderna kola nanorazmjera takve nesavršenosti su neprihvatljive. Oblasti moraju biti savršeno ravne kako bi se osiguralo precizno fokusiranje tokom fotolitografije i moraju imati zrcalno-glatku površinu bez oštećenja-na kojoj se mogu graditi tranzistori i interkonekcije. Ovo je mjesto gdje labavljenje i poliranje dolaze u igru.
Faza 1: Lapping Wafer
Preklapanje je prvi veliki korak u poboljšanju geometrije vafla nakon rezanja. Njegov primarni cilj nije glatkoća, većglobalna ravnost i ujednačeno uklanjanje debljine.
Proces:Oblatne se postavljaju na keramičke noseće ploče i postavljaju licem-nadole na veliku, rotirajuću ploču od livenog gvožđa-koja se zove preklopna ploča. Abrazivna suspenzija-koja se obično sastoji od čestica aluminijum-oksida (Al₂O₃) ili silicijum karbida (SiC) pomešanih sa rashladnim sredstvom-kontinuirano se dovodi na ploču. Istovremena rotacija nosača i preklopne ploče stvara pokret brušenja koji mehanički uklanja materijal sa površina pločice.
Ključni ciljevi:
1. Uklonite oštećenje pile:Eliminiše podzemne pukotine i naprezanje uzrokovano žičanom pilom tokom rezanja.
2. Ostvarite kontrolu dimenzija:To dovodi sve oblatne do veoma konzistentne i ciljne debljine.
3. Poboljšajte ravnost:Ispravlja krivulju i luk, stvarajući globalno ravnu površinu pogodnu za naknadnu obradu.
Ishod:Nakon preklapanja, oblanda je ravnija i ujednačenije debljine, ali njenu površinu sada karakterizira "mikromasking" - mat završni sloj sa finim ogrebotinama i ugrađenim abrazivnim česticama, kao i novi sloj pod-površinskog oštećenja od samog abrazivnog djelovanja.
Prijelaz: između lakiranja i poliranja
Između ove dvije faze, oblatne se podvrgavaju temeljnom čišćenju kako bi se uklonili svi ostaci abraziva. U mnogim naprednim procesima, srednji korak koji se zove jetkanje može se koristiti za kemijsko uklanjanje plitkog, krhkog sloja loma koji je ostao nakon preklapanja, pripremajući čistiju površinu za poliranje.
Faza 2: Poliranje vafla
Poliranje je posljednji mehanički-hemijski korak čija je jedina svrha stvaranje ultra-glatke, zrcalne-površine bez defekta-. Za razliku od lappinga, koje je čisto mehaničko, poliranje uključuje složenu kombinaciju kemijskih i mehaničkih djelovanja.
Proces:Najčešća metoda je hemijsko mehaničko poliranje (CMP). Oblatne se drže u rotirajućem nosaču i pritiskaju licem-nadole na meku, poroznu podlogu za poliranje. Hemijska suspenzija-koja sada sadrži mnogo finije čestice koloidnog silicijum dioksida (SiO₂) suspendovane u blagom alkalnom rastvoru-se nanosi na jastučić.
Mehanizam CMP-a:
1. Hemijsko djelovanje:Alkalna otopina reagira s površinom silicijuma, formirajući meki, hidratizirani sloj silicijum dioksida.
2. mehaničko djelovanje:Mekani jastučić za poliranje i fini abrazivi od silicijum dioksida u kaši nežno uklanjaju ovaj omekšali sloj.
Ovaj sinergistički efekat omogućava uklanjanje materijala bez izazivanja značajnih novih pod-površinskih oštećenja.
Ključni ciljevi:
1. Uklonite površinske defekte:Uklanja sve ogrebotine, udubljenja i kontaminaciju.
2. Postignite glatkoću nanoskala:Proizvodi zrcalno{0}}završnu obradu s površinskom hrapavostom mjerenom u Angstromima.
3. Napravite savršenu podlogu:Pruža atomski ravnu i čistu površinu potrebnu za taloženje složenih slojeva kola.
Zaključak
Iskakanje i poliranje su komplementarni, ali različiti procesi u pripremi vafla.Lappingje grubi proces uklanjanja rasutih materijala fokusiran na postizanje makro-ravnoće i kontrole debljine.Poliranje, posebno CMP, je rafinirani proces završne obrade posvećen kreiranju nano-glatke površine spremne za epitaksiju{1}}. Zajedno pretvaraju grubu, neravnu krišku silicijuma u besprijekoran temelj na kojem je izgrađen moderni digitalni svijet. Neumorni pogon za manje, snažnije čipove nastavlja da podiže zahtjeve za preciznošću i zahtjeve za preciznošću ovih kritičnih koraka proizvodnje.
