De tots els processos implicats en la creació d'un xip, el destí final delhòstias'ha de tallar en matrius individuals i empaquetar-se en caixes petites i tancades amb només unes quantes agulles exposades. El xip s'avaluarà en funció dels seus valors de llindar, resistència, corrent i tensió, però ningú tindrà en compte el seu aspecte. Durant el procés de fabricació, polim repetidament la hòstia per aconseguir la planarització necessària, especialment per a cada pas de fotolitografia. ElhòstiaLa superfície ha de ser extremadament plana perquè, a mesura que el procés de fabricació de xips es redueix, la lent de la màquina de fotolitografia ha d'aconseguir una resolució a escala nanomètrica augmentant l'obertura numèrica (NA) de la lent. Tanmateix, això redueix simultàniament la profunditat d'enfocament (DoF). La profunditat d'enfocament es refereix a la profunditat a la qual el sistema òptic pot mantenir l'enfocament. Per garantir que la imatge de la fotolitografia roman clara i enfocada, les variacions superficials de lahòstiaha de caure dins de la profunditat de focus.
En termes simples, la màquina de fotolitografia sacrifica la capacitat d'enfocament per millorar la precisió de la imatge. Per exemple, les màquines de fotolitografia EUV de nova generació tenen una obertura numèrica de 0,55, però la profunditat d'enfocament vertical és de només 45 nanòmetres, amb un rang d'imatge òptim encara més petit durant la fotolitografia. Si elhòstiano és pla, té un gruix desigual o ondulacions superficials, provocarà problemes durant la fotolitografia en els punts alts i baixos.
La fotolitografia no és l'únic procés que requereix un llishòstiasuperfície. Molts altres processos de fabricació d'encenalls també requereixen poliment d'hòsties. Per exemple, després del gravat humit, cal polir per suavitzar la superfície rugosa per al posterior recobriment i deposició. Després de l'aïllament de rases superficials (STI), cal polir per suavitzar l'excés de diòxid de silici i completar l'ompliment de la rasa. Després de la deposició de metall, cal polir per eliminar les capes metàl·liques en excés i evitar curtcircuits del dispositiu.
Per tant, el naixement d'un xip implica nombrosos passos de poliment per reduir la rugositat i les variacions superficials de l'hòstia i eliminar l'excés de material de la superfície. A més, els defectes superficials causats per diversos problemes de procés a l'hòstia sovint només es fan evidents després de cada pas de polit. Així, els enginyers responsables del poliment tenen una responsabilitat important. Són les figures centrals en el procés de fabricació d'encenalls i sovint en són responsables a les reunions de producció. Han de ser competents tant en el gravat humit com en la producció física, com les principals tècniques de poliment en la fabricació d'encenalls.
Quins són els mètodes de poliment de les hòsties?
Els processos de poliment es poden classificar en tres grans categories segons els principis d'interacció entre el líquid de poliment i la superfície de l'hòstia de silici:
1. Mètode de poliment mecànic:
El poliment mecànic elimina les protuberàncies de la superfície polida mitjançant el tall i la deformació plàstica per aconseguir una superfície llisa. Les eines habituals inclouen pedres d'oli, rodes de llana i paper de vidre, principalment accionades a mà. Les peces especials, com ara les superfícies dels cossos giratoris, poden utilitzar plats giratoris i altres eines auxiliars. Per a superfícies amb requisits d'alta qualitat, es poden utilitzar mètodes de polit súper fi. El polit súper fi utilitza eines abrasives fetes especialment, que, en un líquid de poliment que conté abrasius, es pressionen fortament contra la superfície de la peça de treball i es giren a gran velocitat. Aquesta tècnica pot aconseguir una rugositat superficial de Ra0,008μm, la més alta entre tots els mètodes de poliment. Aquest mètode s'utilitza habitualment per a motlles de lents òptiques.
2. Mètode de poliment químic:
El poliment químic implica la dissolució preferent de les microprotuberàncies de la superfície del material en un medi químic, donant lloc a una superfície llisa. Els principals avantatges d'aquest mètode són la falta de necessitat d'equips complexos, la capacitat de polir peces de forma complexa i la capacitat de polir moltes peces simultàniament amb una alta eficiència. El problema central del poliment químic és la formulació del líquid de poliment. La rugositat de la superfície aconseguida mitjançant el poliment químic sol ser de diverses desenes de micròmetres.
3. Mètode de polit mecànic químic (CMP):
Cadascun dels dos primers mètodes de poliment té els seus avantatges únics. La combinació d'aquests dos mètodes pot aconseguir efectes complementaris en el procés. El poliment químic mecànic combina processos de fricció mecànica i corrosió química. Durant el CMP, els reactius químics del líquid de poliment oxiden el material del substrat polit, formant una capa d'òxid suau. Aquesta capa d'òxid s'elimina després mitjançant la fricció mecànica. Repetint aquest procés d'oxidació i eliminació mecànica s'aconsegueix un poliment efectiu.
Reptes i problemes actuals en el poliment químic mecànic (CMP):
CMP s'enfronta a diversos reptes i problemes en les àrees de tecnologia, economia i sostenibilitat ambiental:
1) Coherència del procés: assolir una alta consistència en el procés CMP continua sent un repte. Fins i tot dins de la mateixa línia de producció, petites variacions en els paràmetres del procés entre diferents lots o equips poden afectar la consistència del producte final.
2) Adaptabilitat a nous materials: a mesura que continuen sorgint nous materials, la tecnologia CMP s'ha d'adaptar a les seves característiques. És possible que alguns materials avançats no siguin compatibles amb els processos CMP tradicionals, la qual cosa requereix el desenvolupament de líquids de poliment i abrasius més adaptables.
3) Efectes de mida: a mesura que les dimensions dels dispositius semiconductors continuen reduint-se, els problemes causats pels efectes de la mida es tornen més importants. Les dimensions més petites requereixen una major planitud de la superfície, la qual cosa requereix processos CMP més precisos.
4) Control de la taxa d'eliminació de materials: en algunes aplicacions, el control precís de la taxa d'eliminació de materials per a diferents materials és crucial. Per a la fabricació de dispositius d'alt rendiment, és essencial garantir unes taxes d'eliminació constants a les diverses capes durant el CMP.
5) Respecte al medi ambient: els líquids de poliment i els abrasius utilitzats a CMP poden contenir components nocius per al medi ambient. La recerca i el desenvolupament de processos i materials CMP més respectuosos amb el medi ambient i sostenibles són reptes importants.
6) Intel·ligència i automatització: tot i que el nivell d'intel·ligència i automatització dels sistemes CMP milloren gradualment, encara han de fer front a entorns de producció complexos i variables. Aconseguir nivells més alts d'automatització i monitorització intel·ligent per millorar l'eficiència de la producció és un repte que cal abordar.
7) Control de costos: CMP implica costos elevats d'equips i materials. Els fabricants han de millorar el rendiment del procés alhora que s'esforcen per reduir els costos de producció per mantenir la competitivitat del mercat.
Hora de publicació: juny-05-2024