Μια βασική επισκόπηση της διαδικασίας στίλβωσης και στίλβωσης γκοφρέτας
Στον περίπλοκο κόσμο της κατασκευής ημιαγωγών, η δημιουργία ολοκληρωμένων κυκλωμάτων ξεκινά με μια λεπτή, παρθένα, παρθένα φέτα πυριτίου γνωστή ως γκοφρέτα. Η ποιότητα της επιφάνειας αυτής της γκοφρέτας είναι πρωταρχικής σημασίας, καθώς οποιαδήποτε ατέλεια μπορεί να οδηγήσει σε αστοχία της συσκευής. Δύο κρίσιμες μηχανικές διαδικασίες που χρησιμοποιούνται για την επίτευξη της απαραίτητης επιπεδότητας και ομαλότητας είναι το τύλιγμα και το γυάλισμα. Αυτό το άρθρο παρέχει μια βασική επισκόπηση αυτών των βασικών βημάτων.
Η ανάγκη για επιπεδότητα και ομαλότητα
Αφού τεμαχιστεί από ένα μόνο κρυσταλλικό πλινθίο, μια ακατέργαστη γκοφρέτα έχει μια τραχιά, κατεστραμμένη επιφάνεια με σημαντικές διακυμάνσεις πάχους. Για τα σύγχρονα κυκλώματα νανοκλίμακας, τέτοιες ατέλειες είναι απαράδεκτες. Οι γκοφρέτες πρέπει να είναι τελείως επίπεδες για να διασφαλίζεται η ακριβής εστίαση κατά τη φωτολιθογραφία και πρέπει να έχουν μια-λεία, ζημιά{3}}ελεύθερη επιφάνεια επί της οποίας μπορούν να κατασκευαστούν τρανζίστορ και να διασυνδέονται. Εδώ μπαίνουν στο παιχνίδι το γυάλισμα και το γυάλισμα.
Στάδιο 1: Περιτύλιξη γκοφρέτας
Το τύλιγμα είναι το πρώτο σημαντικό βήμα για τη βελτίωση της γεωμετρίας της γκοφρέτας μετά τον τεμαχισμό. Πρωταρχικός του στόχος δεν είναι η ομαλότητα, αλλά μάλλονολική επιπεδότητα και αφαίρεση ομοιόμορφου πάχους.
Διαδικασία:Οι γκοφρέτες τοποθετούνται σε κεραμικές πλάκες μεταφοράς και τοποθετούνται με την όψη{0}}προς τα κάτω σε μια μεγάλη, περιστρεφόμενη- πλάκα από χυτοσίδηρο που ονομάζεται lap plate. Ένας λειαντικός πολτός-που συνήθως αποτελείται από σωματίδια οξειδίου του αργιλίου (Al2O3) ή καρβιδίου του πυριτίου (SiC) αναμεμειγμένα με ένα ψυκτικό υγρό- τροφοδοτείται συνεχώς στην πλάκα. Η ταυτόχρονη περιστροφή των φορέων και της πλάκας περιτύλιξης δημιουργεί μια κίνηση λείανσης που αφαιρεί μηχανικά το υλικό από τις επιφάνειες του πλακιδίου.
Βασικοί Στόχοι:
1. Αφαιρέστε τη ζημιά του πριονιού:Εξαλείφει τις υποεπιφανειακές ρωγμές και την καταπόνηση που προκαλείται από το συρμάτινο πριόνι κατά τον τεμαχισμό.
2. Επίτευξη ελέγχου διαστάσεων:Φέρνει όλες τις γκοφρέτες σε ένα εξαιρετικά σταθερό και στόχο πάχος.
3. Βελτιώστε την επιπεδότητα:Διορθώνει το στημόνι και το τόξο, δημιουργώντας μια γενικά επίπεδη επιφάνεια κατάλληλη για μεταγενέστερη επεξεργασία.
Αποτέλεσμα:Μετά το τύλιγμα, η γκοφρέτα είναι πιο επίπεδη και έχει πιο ομοιόμορφο πάχος, αλλά η επιφάνειά της χαρακτηρίζεται πλέον από «μικρομάσκα» – ένα ματ φινίρισμα με λεπτές γρατσουνιές και ενσωματωμένα λειαντικά σωματίδια, καθώς και ένα νέο στρώμα υπο-επιφανειακής ζημιάς από την ίδια τη λειαντική δράση.
Μετάβαση: Μεταξύ λείανσης και στίλβωσης
Μεταξύ αυτών των δύο σταδίων, οι γκοφρέτες υποβάλλονται σε ενδελεχή καθαρισμό για να αφαιρεθούν όλα τα λειαντικά υπολείμματα. Σε πολλές προηγμένες διεργασίες, ένα ενδιάμεσο βήμα που ονομάζεται χάραξη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την χημική αφαίρεση του ρηχού, εύθραυστου στρώματος θραύσης που αφήνεται από το τύλιγμα, προετοιμάζοντας μια καθαρότερη επιφάνεια για στίλβωση.
Στάδιο 2: Γυάλισμα γκοφρέτας
Το γυάλισμα είναι το τελευταίο μηχανικό-χημικό βήμα του οποίου ο μοναδικός σκοπός είναι να παράγει μια εξαιρετικά-λεία, όμοια με καθρέφτη-ελεύθερη-επιφάνεια. Σε αντίθεση με το τύλιγμα, το οποίο είναι καθαρά μηχανικό, το γυάλισμα περιλαμβάνει έναν περίπλοκο συνδυασμό χημικών και μηχανικών ενεργειών.
Διαδικασία:Η πιο κοινή μέθοδος είναι η χημική μηχανική στίλβωση (CMP). Οι γκοφρέτες συγκρατούνται σε έναν περιστρεφόμενο φορέα και πιέζονται με την όψη- προς τα κάτω σε ένα μαλακό, πορώδες επίθεμα γυαλίσματος. Ένας χημικός πολτός-που τώρα περιέχει πολύ λεπτότερα, κολλοειδή σωματίδια πυριτίου (SiO2) εναιωρημένα σε ένα ήπιο αλκαλικό διάλυμα-διανέμεται στο επίθεμα.
Μηχανισμός CMP:
1. Χημική ενέργεια:Το αλκαλικό διάλυμα αντιδρά με την επιφάνεια του πυριτίου, σχηματίζοντας ένα μαλακό, ενυδατωμένο στρώμα διοξειδίου του πυριτίου.
2. Μηχανική δράση:Το μαλακό γυαλιστικό επίθεμα και τα λεπτά λειαντικά διοξειδίου του πυριτίου στον πολτό απομακρύνουν απαλά αυτό το μαλακωμένο στρώμα.
Αυτό το συνεργιστικό αποτέλεσμα επιτρέπει την αφαίρεση υλικού χωρίς να προκαλείται σημαντική νέα υπο-επιφανειακή ζημιά.
Βασικοί Στόχοι:
1. Εξαλείψτε τα ελαττώματα της επιφάνειας:Αφαιρεί όλες τις γρατσουνιές, λακκούβες και μόλυνση.
2. Επίτευξη ομαλότητας νανοκλίμακας:Παράγει ένα φινίρισμα καθρέφτη-με την τραχύτητα της επιφάνειας μετρημένη σε Angstroms.
3. Δημιουργήστε ένα τέλειο υπόστρωμα:Παρέχει την ατομικά επίπεδη και καθαρή επιφάνεια που απαιτείται για την εναπόθεση περίπλοκων στρωμάτων κυκλώματος.
Σύναψη
Το τρίψιμο και το γυάλισμα είναι συμπληρωματικές αλλά διακριτές διαδικασίες στην προετοιμασία της γκοφρέτας.Περιτύλιξηείναι μια αδρή, χύδην διαδικασία αφαίρεσης υλικού που επικεντρώνεται στην επίτευξη μακρο-ελέγχου επιπεδότητας και πάχους.Στίλβωμα, ιδιαίτερα το CMP, είναι μια εκλεπτυσμένη διαδικασία φινιρίσματος αφιερωμένη στη δημιουργία μιας νανο-λείας κλίμακας-έτοιμης επιφάνειας. Μαζί, μεταμορφώνουν μια τραχιά, ανομοιόμορφη φέτα πυριτίου στην άψογη βάση πάνω στην οποία είναι χτισμένος ο σύγχρονος ψηφιακός κόσμος. Η αδυσώπητη κίνηση για μικρότερα, πιο ισχυρά τσιπ συνεχίζει να ωθεί τις απαιτήσεις ακρίβειας των απαιτήσεων ακρίβειας αυτών των κρίσιμων σταδίων κατασκευής όλο και υψηλότερα.
