Põhiülevaade vahvlite lappimise ja poleerimise protsessist
Pooljuhtide tootmise keerulises maailmas algab integraallülituste loomine õhukesest, puutumatust ja puutumatust räni viiludest, mida tuntakse vahvliks. Selle vahvli pinna kvaliteet on ülimalt tähtis, kuna mis tahes ebatäiuslikkus võib põhjustada seadme rikke. Kaks kriitilist mehaanilist protsessi, mida kasutatakse vajaliku tasasuse ja sileduse saavutamiseks, on lappimine ja poleerimine. See artikkel annab põhiülevaate nendest olulistest sammudest.
Tasasuse ja sujuvuse vajadus
Pärast monokristalli valuplokist viilutamist on töötlemata vahvlil kare, kahjustatud pind, mille paksus varieerub oluliselt. Kaasaegse nanomõõtmelise vooluringi puhul on sellised puudused vastuvõetamatud. Vahvlid peavad olema täiesti tasased, et tagada fotolitograafia ajal täpne teravustamine, ja neil peab olema peegelsile -sile, kahjustuste-vaba pind, millele ehitada transistoreid ja ühendusi. Siin tulevad mängu lappimine ja poleerimine.
1. etapp: vahvlite lappimine
Lappimine on esimene suur samm vahvli geomeetria viimistlemisel pärast viilutamist. Selle peamine eesmärk ei ole sujuvus, vaid pigemglobaalne lamedus ja ühtlane paksuse eemaldamine.
Protsess:Vahvlid paigaldatakse keraamilistele kandeplaatidele ja asetatakse esikülg -allapoole suurele pöörlevale malm-plaadile, mida nimetatakse lapiplaadiks. Plaadile juhitakse pidevalt abrasiivset suspensiooni,{3}}mis koosneb tavaliselt alumiiniumoksiidi (Al₂O3) või ränikarbiidi (SiC) osakestest, mis on segatud jahutusvedelikuga. Kandurite ja plaadi samaaegne pöörlemine tekitab lihvimisliigutuse, mis eemaldab mehaaniliselt materjali vahvlipindadelt.
Peamised eesmärgid:
1. Saekahjustuste eemaldamine:See kõrvaldab pinnaalused praod ja pinge, mis on põhjustatud traatsaagist viilutamise ajal.
2. Saavutage mõõtmete juhtimine:See muudab kõik vahvlid väga ühtlaseks ja sihipäraseks.
3. Parandage tasasust:See korrigeerib lõime ja vööri, luues globaalselt tasase pinna, mis sobib järgnevaks töötlemiseks.
Tulemus:Pärast lappimist on vahvel lamedam ja ühtlasema paksusega, kuid selle pinda iseloomustab nüüd "mikromaskimine" – matt viimistlus, millel on peened kriimud ja sisseehitatud abrasiivsed osakesed, ning uus abrasiivsest tegevusest põhjustatud alam-pinnakahjustuse kiht.
Üleminek: lapimise ja poleerimise vahel
Nende kahe etapi vahel läbivad vahvlid põhjaliku puhastuse, et eemaldada kõik abrasiivsed jäägid. Paljudes arenenud protsessides võib vaheetappi, mida nimetatakse söövitamiseks, kasutada lappimisest jäänud madala, rabeda murdumiskihi keemiliseks eemaldamiseks, valmistades poleerimiseks ette puhtama pinna.
2. etapp: vahvlite poleerimine
Poleerimine on viimane mehaaniline-keemiline etapp, mille ainsaks eesmärgiks on luua ülisile, peegelsile-ja defektideta-pind. Erinevalt lappimisest, mis on puhtalt mehaaniline, hõlmab poleerimine keemiliste ja mehaaniliste toimingute keerulist kombinatsiooni.
Protsess:Kõige tavalisem meetod on keemiline mehaaniline poleerimine (CMP). Vahvleid hoitakse pöörlevas kanduris ja surutakse näoga -alla vastu pehmet poorset poleerimispatja. Padjale jagatakse keemiline suspensioon,{3}}mis sisaldab nüüd palju peenemaid kolloidse ränidioksiidi (SiO₂) osakesi, mis on suspendeeritud nõrgas leeliselises lahuses{4}}.
CMP mehhanism:
1. Keemiline toime:Leeliseline lahus reageerib ränipinnaga, moodustades pehme hüdraatunud ränidioksiidi kihi.
2. Mehaaniline tegevus:Pehme poleerimispadi ja lägas olevad peened ränidioksiidi abrasiivid puhastavad õrnalt selle pehmenenud kihi.
See sünergistlik efekt võimaldab materjali eemaldada ilma, et see põhjustaks olulisi uusi{0}}aluseid kahjustusi.
Peamised eesmärgid:
1. Pinnavigade kõrvaldamine:See eemaldab kõik kriimustused, augud ja saaste.
2. Saavutage nanoskaala sujuvus:See annab peegel{0}}viimistluse, mille pinna karedust mõõdetakse angströmides.
3. Looge täiuslik substraat:See tagab aatomiliselt tasase ja puhta pinna, mis on vajalik keeruliste vooluahela kihtide ladestamiseks.
Järeldus
Lihvimine ja poleerimine on üksteist täiendavad, kuid erinevad protsessid vahvlite valmistamisel.Lappamineon jäme, puistematerjalide eemaldamise protsess, mis keskendub makro-skaala tasasuse ja paksuse kontrolli saavutamisele.Poleerimine, eriti CMP, on täiustatud viimistlusprotsess, mis on mõeldud nano{0}}skaala sileda, epitaksi-valmis pinna loomisele. Üheskoos muudavad need töötlemata, ebaühtlase ränitüki veatuks vundamendiks, millele moodne digitaalmaailm on üles ehitatud. Väiksemate ja võimsamate kiipide järeleandmatu püüd tõstab jätkuvalt nende kriitiliste valmistamisetappide täpsusnõudeid ja täpsusnõudeid.
