Kas yra Silicon Wafer CMP poliravimo srutos?

Silicio plokštelės CMP (cheminės mechaninės planarizacijos) poliravimo suspensija yra svarbi puslaidininkių gamybos proceso sudedamoji dalis. Ji atlieka pagrindinį vaidmenį užtikrinant, kad silicio plokštelės, naudojamos kuriant integrinius grandynus (IC) ir mikroschemas, būtų nupoliruotos iki tikslaus glotnumo, reikalingo kitiems gamybos etapams. Šiame straipsnyje mes išnagrinėsime vaidmenįCMP srutossilicio plokštelių apdirbime, jo sudėtis, kaip jis veikia ir kodėl jis yra būtinas puslaidininkių pramonei.

Kas yra CMP poliravimas?

Prieš pasineriant į CMP srutų specifiką, būtina suprasti patį CMP procesą. CMP yra cheminių ir mechaninių procesų, naudojamų silicio plokštelių paviršiui planuoti (išlyginti), derinys. Šis procesas yra labai svarbus siekiant užtikrinti, kad plokštelė būtų be defektų ir vienodo paviršiaus, o tai būtina norint vėliau nusodinti plonas plėveles ir kitus procesus, kurie sudaro integrinių grandynų sluoksnius.

CMP poliravimas paprastai atliekamas ant besisukančios plokštės, kur silicio plokštelė laikoma vietoje ir prispaudžiama prie besisukančio poliravimo padėklo. Proceso metu suspensija dedama ant plokštelės, kad būtų palengvintas mechaninis dilimas ir cheminės reakcijos, reikalingos medžiagai pašalinti nuo plokštelės paviršiaus.

CMP poliravimo suspensija yra abrazyvinių dalelių ir cheminių medžiagų suspensija, kuri veikia kartu, kad pasiektų norimas plokštelės paviršiaus charakteristikas. Suspensija uždedama ant poliravimo padėklo CMP proceso metu, kur ji atlieka dvi pagrindines funkcijas:

• Mechaninis dilimas: Abrazyvinės dalelės srutoje fiziškai pašalina visus plokštelės paviršiaus trūkumus ar nelygumus.
• Cheminė reakcija: suspensijoje esančios cheminės medžiagos padeda modifikuoti paviršiaus medžiagą, todėl ją lengviau pašalinti, sumažina poliravimo padėklo nusidėvėjimą ir pagerina bendrą proceso efektyvumą.

Pagrindiniai silicio plokštelių CMP srutos komponentai

CMP srutos sudėtis sukurta taip, kad būtų pasiekta tobula abrazyvinio poveikio ir cheminės sąveikos pusiausvyra. Pagrindiniai komponentai apima:

1. Abrazyvinės dalelės

Abrazyvinės dalelės yra pagrindinis srutos elementas, atsakingas už mechaninį poliravimo proceso aspektą. Šios dalelės paprastai yra pagamintos iš tokių medžiagų kaip aliuminio oksidas (Al2O3), silicio dioksidas (SiO2) arba cerio oksidas (CeO2). Abrazyvinių dalelių dydis ir tipas skiriasi priklausomai nuo panaudojimo ir poliruojamo plokštelės tipo. Dalelių dydis paprastai yra nuo 50 nm iki kelių mikrometrų.

• Suspensijos aliuminio oksido pagrindudažnai naudojami šiurkščiam poliravimui, pavyzdžiui, pradiniuose planarizacijos etapuose.
• Silicio dioksido pagrindu pagamintos srutosPirmenybė teikiama smulkiam poliravimui, ypač kai reikalingas labai lygus ir be defektų paviršius.
• Srutos, kurių pagrindą sudaro cerijakartais naudojami poliruoti tokias medžiagas kaip varis pažangiuose puslaidininkių gamybos procesuose.

2. Cheminiai agentai (reagentai)

Suspensijoje esantys cheminiai agentai palengvina cheminio-mechaninio poliravimo procesą, modifikuodami plokštelės paviršių. Šios priemonės gali būti rūgštys, bazės, oksidatoriai arba kompleksus sudarončios medžiagos, kurios padeda pašalinti nepageidaujamas medžiagas arba pakeisti plokštelės paviršiaus savybes.

Pavyzdžiui:

• Oksidatoriai, tokie kaip vandenilio peroksidas (H2O2), padeda oksiduoti metalinius sluoksnius ant plokštelės, todėl juos lengviau nupoliruoti.
• Chelatinės medžiagos gali jungtis su metalo jonais ir padėti išvengti nepageidaujamo metalo užteršimo.

Cheminė srutų sudėtis yra kruopščiai kontroliuojama, kad būtų pasiekta tinkama abrazyvumo ir cheminio reaktyvumo pusiausvyra, pritaikyta konkrečioms medžiagoms ir sluoksniams, kurie yra poliruojami ant plokštelės.

3. pH reguliatoriai

Srutų pH vaidina svarbų vaidmenį cheminėse reakcijose, vykstančiose CMP poliravimo metu. Pavyzdžiui, labai rūgštinė arba šarminė aplinka gali pagerinti tam tikrų metalų arba oksidų sluoksnių tirpimą ant plokštelės. pH reguliatoriai naudojami siekiant tiksliai sureguliuoti srutų rūgštingumą arba šarmingumą, siekiant optimizuoti našumą.

4. Dispersantai ir stabilizatoriai

Siekiant užtikrinti, kad abrazyvinės dalelės tolygiai pasiskirstytų visoje suspensijoje ir nesusikauptų, pridedama dispergentų. Šie priedai taip pat padeda stabilizuoti srutą ir pagerinti jos galiojimo laiką. Suspensijos konsistencija yra labai svarbi norint pasiekti nuoseklių poliravimo rezultatų.

Kaip veikia CMP poliravimo srutos?

CMP procesas veikia derinant mechaninius ir cheminius veiksmus, kad būtų pasiektas paviršiaus planavimas. Užtepus srutą ant plokštelės, abrazyvinės dalelės nušlifuoja paviršiaus medžiagą, o cheminės medžiagos reaguoja su paviršiumi ir modifikuoja jį taip, kad jį būtų lengviau poliruoti. Mechaninis abrazyvinių dalelių veikimas veikia fiziškai nubraukiant medžiagos sluoksnius, o cheminės reakcijos, tokios kaip oksidacija ar ėsdinimas, suminkština arba ištirpdo tam tikras medžiagas, todėl jas lengviau pašalinti.

Apdorojant silicio plokšteles, CMP poliravimo suspensija naudojama šiems tikslams pasiekti:

• Plokštumas ir lygumas: Užtikrinti, kad plokštelės paviršius būtų vienodas, be defektų, yra labai svarbus tolesniems lustų gamybos etapams, pvz., fotolitografijai ir nusodinimui.
• Medžiagos pašalinimas: suspensija padeda pašalinti nepageidaujamas plėveles, oksidus ar metalo sluoksnius nuo plokštelės paviršiaus.
• Sumažėję paviršiaus defektai: tinkama suspensijos sudėtis padeda sumažinti įbrėžimus, įdubimus ir kitus defektus, kurie gali neigiamai paveikti integrinių grandynų veikimą.

Skirtingoms puslaidininkinėms medžiagoms reikalingos skirtingos CMP suspensijos, nes kiekviena medžiaga turi skirtingas fizines ir chemines savybes. Štai keletas pagrindinių medžiagų, naudojamų puslaidininkių gamyboje, ir srutų tipai, paprastai naudojami jiems poliruoti:

1. Silicio dioksidas (SiO2)

Silicio dioksidas yra viena iš labiausiai paplitusių medžiagų, naudojamų puslaidininkių gamyboje. Silicio dioksido sluoksniams poliruoti paprastai naudojamos silicio dioksido pagrindu pagamintos CMP suspensijos. Šios suspensijos paprastai yra švelnios ir sukurtos taip, kad paviršius būtų lygus, tuo pačiu sumažinant apatinių sluoksnių žalą.

2. Varis

Varis plačiai naudojamas sujungimams, o jo CMP procesas yra sudėtingesnis dėl minkšto ir lipnaus pobūdžio. Vario CMP suspensijos paprastai yra cerio dioksido pagrindu, nes cerija yra labai efektyvi poliruojant varį ir kitus metalus. Šios suspensijos skirtos pašalinti vario medžiagą, išvengiant pernelyg didelio susidėvėjimo ar aplinkinių dielektrinių sluoksnių pažeidimo.

3. Volframas (W)

Volframas yra kita medžiaga, dažniausiai naudojama puslaidininkiniuose įtaisuose, ypač kontaktinėse angose ​​ir užpilduose. Volframo CMP suspensijose dažnai yra abrazyvinių dalelių, tokių kaip silicio dioksidas, ir specifinių cheminių medžiagų, skirtų volframui pašalinti nepažeidžiant apatinių sluoksnių.

Kodėl CMP poliravimo srutos yra svarbios?

CMP suspensija yra neatskiriama siekiant užtikrinti, kad silicio plokštelės paviršius būtų nesugadintas, o tai tiesiogiai veikia galutinių puslaidininkinių įtaisų funkcionalumą ir veikimą. Jei srutos nėra kruopščiai suformuluotos ar naudojamos, gali atsirasti defektų, prastas paviršiaus lygumas arba užterštumas, o tai gali pakenkti mikroschemų veikimui ir padidinti gamybos sąnaudas.

Kai kurie aukštos kokybės CMP srutų naudojimo pranašumai yra šie:

• Pagerintas plokštelių išeiga: tinkamas poliravimas užtikrina, kad daugiau plokštelių atitiktų reikiamas specifikacijas, sumažinant defektų skaičių ir pagerinant bendrą išeigą.
• Padidėjęs proceso efektyvumas: tinkama suspensija gali optimizuoti poliravimo procesą, sumažindama laiką ir išlaidas, susijusias su plokštelių paruošimu.
• Patobulintas įrenginio našumas: Lygus ir vienodas plokštelės paviršius yra labai svarbus integrinių grandynų veikimui, turintis įtakos viskam – nuo ​​apdorojimo galios iki energijos vartojimo efektyvumo.