Trong tất cả các quá trình liên quan đến việc tạo ra một con chip, số phận cuối cùng củabánh xốpsẽ được cắt thành từng khuôn riêng lẻ và đóng gói trong các hộp nhỏ, kín, chỉ lộ ra một vài chiếc ghim. Con chip sẽ được đánh giá dựa trên các giá trị ngưỡng, điện trở, dòng điện và điện áp, nhưng sẽ không ai xem xét đến hình thức bên ngoài của nó. Trong quá trình sản xuất, chúng tôi đánh bóng tấm bán dẫn nhiều lần để đạt được độ phẳng cần thiết, đặc biệt là đối với từng bước quang khắc. cácbánh xốpbề mặt phải cực kỳ phẳng vì khi quá trình sản xuất chip co lại, thấu kính của máy quang khắc cần đạt được độ phân giải ở quy mô nanomet bằng cách tăng khẩu độ số (NA) của thấu kính. Tuy nhiên, điều này đồng thời làm giảm độ sâu tiêu điểm (DoF). Độ sâu tiêu cự đề cập đến độ sâu mà hệ thống quang học có thể duy trì tiêu điểm. Để đảm bảo rằng hình ảnh quang khắc vẫn rõ ràng và đúng tiêu điểm, các biến thể bề mặt củabánh xốpphải nằm trong độ sâu của tiêu điểm.
Nói một cách đơn giản, máy quang khắc hy sinh khả năng lấy nét để cải thiện độ chính xác của hình ảnh. Ví dụ, các máy quang khắc EUV thế hệ mới có khẩu độ số 0,55, nhưng độ sâu lấy nét theo chiều dọc chỉ là 45 nanomet, với phạm vi hình ảnh tối ưu thậm chí còn nhỏ hơn trong quá trình quang khắc. Nếubánh xốpkhông phẳng, có độ dày không đồng đều hoặc bề mặt gợn sóng, nó sẽ gây ra vấn đề trong quá trình quang khắc ở các điểm cao và thấp.
Quang khắc không phải là quá trình duy nhất đòi hỏi sự trơn trubánh xốpbề mặt. Nhiều quy trình sản xuất chip khác cũng yêu cầu đánh bóng tấm bán dẫn. Ví dụ, sau khi khắc ướt, cần đánh bóng để làm phẳng bề mặt thô ráp cho lớp phủ và lắng đọng tiếp theo. Sau khi cách ly rãnh nông (STI), cần phải đánh bóng để làm phẳng lượng silicon dioxide dư thừa và hoàn thành việc lấp đầy rãnh. Sau khi lắng đọng kim loại, cần đánh bóng để loại bỏ các lớp kim loại dư thừa và ngăn chặn hiện tượng đoản mạch của thiết bị.
Do đó, sự ra đời của một con chip bao gồm nhiều bước đánh bóng để giảm độ nhám và biến đổi bề mặt của tấm bán dẫn cũng như loại bỏ vật liệu dư thừa khỏi bề mặt. Ngoài ra, các khuyết tật bề mặt do các vấn đề khác nhau của quy trình trên tấm bán dẫn gây ra thường chỉ lộ rõ sau mỗi bước đánh bóng. Vì vậy, các kỹ sư chịu trách nhiệm đánh bóng có trách nhiệm rất lớn. Họ là những nhân vật trung tâm trong quá trình sản xuất chip và thường chịu trách nhiệm trong các cuộc họp sản xuất. Họ phải thành thạo cả khắc ướt và sản xuất vật lý, là kỹ thuật đánh bóng chính trong sản xuất chip.
Các phương pháp đánh bóng wafer là gì?
Quá trình đánh bóng có thể được phân thành ba loại chính dựa trên nguyên tắc tương tác giữa chất lỏng đánh bóng và bề mặt tấm silicon:
1. Phương pháp đánh bóng cơ học:
Đánh bóng cơ học loại bỏ các phần nhô ra của bề mặt được đánh bóng thông qua việc cắt và biến dạng dẻo để đạt được bề mặt nhẵn. Các công cụ phổ biến bao gồm đá dầu, bánh xe len và giấy nhám, chủ yếu được vận hành bằng tay. Các bộ phận đặc biệt, chẳng hạn như bề mặt của vật thể quay, có thể sử dụng bàn xoay và các dụng cụ phụ trợ khác. Đối với các bề mặt có yêu cầu chất lượng cao, có thể sử dụng phương pháp đánh bóng siêu mịn. Đánh bóng siêu mịn sử dụng các dụng cụ mài mòn được chế tạo đặc biệt, trong chất lỏng đánh bóng có chứa chất mài mòn, được ép chặt vào bề mặt phôi và quay với tốc độ cao. Kỹ thuật này có thể đạt được độ nhám bề mặt Ra0,008μm, cao nhất trong số tất cả các phương pháp đánh bóng. Phương pháp này thường được sử dụng cho khuôn ống kính quang học.
2. Phương pháp đánh bóng hóa học:
Đánh bóng hóa học liên quan đến việc hòa tan ưu tiên các phần nhô ra vi mô trên bề mặt vật liệu trong môi trường hóa học, tạo ra bề mặt nhẵn. Ưu điểm chính của phương pháp này là không cần thiết bị phức tạp, có khả năng đánh bóng các phôi có hình dạng phức tạp và có khả năng đánh bóng nhiều phôi cùng lúc với hiệu quả cao. Vấn đề cốt lõi của đánh bóng hóa học là công thức của chất lỏng đánh bóng. Độ nhám bề mặt đạt được bằng cách đánh bóng hóa học thường là vài chục micromet.
3. Phương pháp đánh bóng cơ học hóa học (CMP):
Mỗi phương pháp đánh bóng đầu tiên đều có những ưu điểm riêng. Kết hợp hai phương pháp này có thể đạt được hiệu quả bổ sung trong quá trình. Đánh bóng cơ học hóa học kết hợp quá trình ma sát cơ học và ăn mòn hóa học. Trong quá trình CMP, thuốc thử hóa học trong chất lỏng đánh bóng sẽ oxy hóa vật liệu nền được đánh bóng, tạo thành một lớp oxit mềm. Lớp oxit này sau đó được loại bỏ thông qua ma sát cơ học. Lặp lại quá trình oxy hóa và loại bỏ cơ học này sẽ đạt được hiệu quả đánh bóng.
Những thách thức và vấn đề hiện tại trong đánh bóng cơ học hóa học (CMP):
CMP phải đối mặt với một số thách thức và vấn đề trong lĩnh vực công nghệ, kinh tế và bền vững môi trường:
1) Tính nhất quán của quy trình: Việc đạt được tính nhất quán cao trong quy trình CMP vẫn còn nhiều thách thức. Ngay cả trong cùng một dây chuyền sản xuất, những khác biệt nhỏ về thông số quy trình giữa các lô hoặc thiết bị khác nhau có thể ảnh hưởng đến tính nhất quán của sản phẩm cuối cùng.
2) Khả năng thích ứng với Vật liệu mới: Khi các vật liệu mới tiếp tục xuất hiện, công nghệ CMP phải thích ứng với đặc tính của chúng. Một số vật liệu tiên tiến có thể không tương thích với quy trình CMP truyền thống, đòi hỏi phải phát triển các chất lỏng đánh bóng và chất mài mòn có khả năng thích ứng cao hơn.
3) Hiệu ứng kích thước: Khi kích thước của thiết bị bán dẫn tiếp tục co lại, các vấn đề do hiệu ứng kích thước gây ra sẽ trở nên nghiêm trọng hơn. Kích thước nhỏ hơn yêu cầu độ phẳng bề mặt cao hơn, đòi hỏi quy trình CMP chính xác hơn.
4) Kiểm soát tốc độ loại bỏ vật liệu: Trong một số ứng dụng, việc kiểm soát chính xác tốc độ loại bỏ vật liệu đối với các vật liệu khác nhau là rất quan trọng. Đảm bảo tốc độ loại bỏ nhất quán trên các lớp khác nhau trong CMP là điều cần thiết để sản xuất các thiết bị hiệu suất cao.
5) Thân thiện với môi trường: Chất lỏng đánh bóng và chất mài mòn được sử dụng trong CMP có thể chứa các thành phần gây hại cho môi trường. Nghiên cứu và phát triển các quy trình và vật liệu CMP thân thiện với môi trường và bền vững hơn là những thách thức quan trọng.
6) Thông minh và Tự động hóa: Trong khi mức độ thông minh và tự động hóa của hệ thống CMP đang dần được cải thiện, chúng vẫn phải đối phó với các môi trường sản xuất phức tạp và biến đổi. Đạt được mức độ tự động hóa cao hơn và giám sát thông minh để nâng cao hiệu quả sản xuất là một thách thức cần được giải quyết.
7) Kiểm soát chi phí: CMP liên quan đến chi phí vật liệu và thiết bị cao. Các nhà sản xuất cần cải thiện hiệu suất quy trình đồng thời cố gắng giảm chi phí sản xuất để duy trì khả năng cạnh tranh trên thị trường.
Thời gian đăng: Jun-05-2024