De todos os procesos implicados na creación dun chip, o destino final dohostiadebe ser cortado en troqueles individuais e envasado en pequenas caixas pechadas con só algúns pinos ao descuberto. O chip será avaliado en función dos seus valores de limiar, resistencia, corrente e tensión, pero ninguén terá en conta o seu aspecto. Durante o proceso de fabricación, puímos repetidamente a oblea para conseguir a planarización necesaria, especialmente para cada paso da fotolitografía. OhostiaA superficie debe ser extremadamente plana porque, a medida que o proceso de fabricación do chip se encolle, a lente da máquina de fotolitografía necesita acadar unha resolución a escala nanométrica aumentando a apertura numérica (NA) da lente. Non obstante, isto reduce simultaneamente a profundidade de foco (DoF). A profundidade de foco refírese á profundidade na que o sistema óptico pode manter o foco. Para garantir que a imaxe fotolitografía permanece clara e enfocada, as variacións de superficie dahostiadebe caer dentro da profundidade de foco.
En termos sinxelos, a máquina de fotolitografía sacrifica a capacidade de enfoque para mellorar a precisión da imaxe. Por exemplo, as máquinas de fotolitografía EUV de nova xeración teñen unha apertura numérica de 0,55, pero a profundidade de enfoque vertical é de só 45 nanómetros, cun rango de imaxe óptimo aínda menor durante a fotolitografía. Se ohostianon é plana, ten un grosor irregular ou ondulacións na superficie, causará problemas durante a fotolitografía nos puntos altos e baixos.
A fotolitografía non é o único proceso que require un lisohostiasuperficie. Moitos outros procesos de fabricación de chips tamén requiren o pulido de obleas. Por exemplo, despois do gravado húmido, é necesario pulir para suavizar a superficie rugosa para o posterior revestimento e deposición. Despois do illamento de gabia superficial (STI), é necesario pulir para suavizar o exceso de dióxido de silicio e completar o recheo da gabia. Despois da deposición de metal, é necesario pulir para eliminar o exceso de capas metálicas e evitar curtocircuítos do dispositivo.
Polo tanto, o nacemento dun chip implica numerosos pasos de pulido para reducir a rugosidade da oblea e as variacións da superficie e para eliminar o exceso de material da superficie. Ademais, os defectos de superficie causados por varios problemas de proceso na oblea a miúdo só se fan evidentes despois de cada paso de pulido. Así, os enxeñeiros responsables do pulido teñen unha responsabilidade importante. Son as figuras centrais no proceso de fabricación de chips e adoitan ter a culpa nas reunións de produción. Deben ser competentes tanto no gravado húmido como na produción física, como as principais técnicas de pulido na fabricación de chips.
Cales son os métodos de pulido de obleas?
Os procesos de pulido pódense clasificar en tres grandes categorías en función dos principios de interacción entre o líquido de pulido e a superficie da oblea de silicio:
1. Método de pulido mecánico:
O pulido mecánico elimina os salientes da superficie pulida mediante o corte e a deformación plástica para conseguir unha superficie lisa. As ferramentas comúns inclúen pedras de aceite, rodas de la e papel de lixa, operadas principalmente a man. As pezas especiais, como as superficies dos corpos xiratorios, poden usar mesas xiratorias e outras ferramentas auxiliares. Para superficies con requisitos de alta calidade, pódense empregar métodos de pulido superfinos. O pulido súper fino utiliza ferramentas abrasivas especialmente feitas, que, nun líquido de pulido que contén abrasivos, son presionadas firmemente contra a superficie da peza e xiran a gran velocidade. Esta técnica pode acadar unha rugosidade superficial de Ra0,008μm, a máis alta entre todos os métodos de pulido. Este método úsase habitualmente para moldes de lentes ópticas.
2. Método de pulido químico:
O pulido químico implica a disolución preferente das microprotuberancias da superficie do material nun medio químico, obtendo unha superficie lisa. As principais vantaxes deste método son a falta de necesidade de equipos complexos, a capacidade de pulir pezas de forma complexa e a capacidade de pulir moitas pezas simultaneamente con alta eficiencia. O problema central do pulido químico é a formulación do líquido de pulido. A rugosidade da superficie conseguida polo pulido químico é normalmente de varias decenas de micrómetros.
3. Método de pulido mecánico químico (CMP):
Cada un dos dous primeiros métodos de pulido ten as súas vantaxes únicas. A combinación destes dous métodos pode conseguir efectos complementarios no proceso. O pulido mecánico químico combina os procesos de fricción mecánica e corrosión química. Durante a CMP, os reactivos químicos do líquido de pulido oxidan o material do substrato pulido, formando unha capa de óxido suave. Esta capa de óxido elimínase despois mediante rozamento mecánico. A repetición deste proceso de oxidación e eliminación mecánica consegue un pulido eficaz.
Desafíos e problemas actuais no pulido químico-mecánico (CMP):
CMP enfróntase a varios desafíos e problemas nas áreas de tecnoloxía, economía e sustentabilidade ambiental:
1) Coherencia do proceso: conseguir unha alta coherencia no proceso CMP segue sendo un reto. Mesmo dentro da mesma liña de produción, pequenas variacións nos parámetros do proceso entre diferentes lotes ou equipos poden afectar a consistencia do produto final.
2) Adaptabilidade a novos materiais: a medida que continúan xurdindo novos materiais, a tecnoloxía CMP debe adaptarse ás súas características. Algúns materiais avanzados poden non ser compatibles cos procesos CMP tradicionais, polo que esixe o desenvolvemento de líquidos de pulido e abrasivos máis adaptables.
3) Efectos de tamaño: a medida que as dimensións dos dispositivos semicondutores seguen a diminuír, os problemas causados polos efectos de tamaño fanse máis importantes. As dimensións máis pequenas requiren unha maior planitude da superficie, o que require procesos CMP máis precisos.
4) Control da taxa de eliminación de materiais: nalgunhas aplicacións, o control preciso da taxa de eliminación de materiais para diferentes materiais é fundamental. Asegurar taxas de eliminación consistentes en varias capas durante o CMP é esencial para fabricar dispositivos de alto rendemento.
5) Respecto ao medio ambiente: os líquidos de pulido e abrasivos utilizados en CMP poden conter compoñentes nocivos para o medio ambiente. A investigación e o desenvolvemento de procesos e materiais CMP máis respectuosos co medio ambiente e sustentables son retos importantes.
6) Intelixencia e automatización: aínda que o nivel de intelixencia e automatización dos sistemas CMP están mellorando gradualmente, aínda deben facer fronte a ambientes de produción complexos e variables. Conseguir niveis máis altos de automatización e monitorización intelixente para mellorar a eficiencia da produción é un reto que hai que abordar.
7) Control de custos: CMP implica altos custos de equipos e materiais. Os fabricantes deben mellorar o rendemento dos procesos ao tempo que se esforzan por reducir os custos de produción para manter a competitividade no mercado.
Hora de publicación: 05-06-2024