Základní přehled procesu lapování a leštění plátků
Ve složitém světě výroby polovodičů začíná vytváření integrovaných obvodů tenkým, nedotčeným, nedotčeným plátkem křemíku známým jako wafer. Kvalita povrchu tohoto waferu je prvořadá, protože jakákoliv nedokonalost může vést k poruše zařízení. Dva kritické mechanické procesy používané k dosažení potřebné rovinnosti a hladkosti jsou lapování a leštění. Tento článek poskytuje základní přehled těchto základních kroků.
Potřeba plochosti a hladkosti
Po nakrájení z monokrystalického ingotu má surový plátek drsný, poškozený povrch s výraznými odchylkami v tloušťce. Pro moderní obvody v nanoměřítku jsou takové nedokonalosti nepřijatelné. Plátky musí být dokonale ploché, aby bylo zajištěno přesné zaostření během fotolitografie, a musí mít zrcadlově -hladký, nepoškozený- povrch, na kterém lze stavět tranzistory a propojení. Zde přichází na řadu lapování a leštění.
Fáze 1: Lapování plátků
Lapování je prvním hlavním krokem při zjemňování geometrie plátku po krájení. Jeho primárním cílem není hladkost, ale spíšeglobální rovinnost a rovnoměrný úběr tloušťky.
Proces:Plátky jsou namontovány na keramické nosné desky a umístěny -čelem dolů na velkou rotující litinovou desku- zvanou přeplátovaná deska. Na desku je kontinuálně přiváděna brusná kaše-, která se obvykle skládá z částic oxidu hlinitého (Al2O3) nebo karbidu křemíku (SiC) smíchaných s chladicí kapalinou-. Současné otáčení nosičů a přeplátované desky vytváří brusný pohyb, který mechanicky odstraňuje materiál z povrchů plátků.
Klíčové cíle:
1. Odstraňte poškození pilou:Eliminuje podpovrchové trhliny a napětí způsobené drátovou pilou při krájení.
2. Dosáhněte rozměrové kontroly:Přináší všem plátkům vysoce konzistentní a cílovou tloušťku.
3. Zlepšení rovinnosti:Koriguje osnovu a prohnutí a vytváří globálně rovný povrch vhodný pro následné zpracování.
Výsledek:Po lapování je plátek plošší a má rovnoměrnější tloušťku, ale jeho povrch je nyní charakterizován „mikromaskováním“ – matným povrchem s jemnými škrábanci a vloženými brusnými částicemi a také novou vrstvou pod-povrchového poškození způsobeného samotným abrazivním působením.
Přechod: Mezi lapováním a leštěním
Mezi těmito dvěma fázemi procházejí destičky důkladným čištěním, aby se odstranily všechny zbytky abraziva. V mnoha pokročilých procesech lze mezikrok nazývaný leptání použít k chemickému odstranění mělké, křehké lomové vrstvy zanechané lapováním, čímž se připraví čistší povrch pro leštění.
Fáze 2: Leštění plátků
Leštění je poslední mechanický-chemický krok, jehož jediným účelem je vytvořit ultra-hladký, zrcadlový-povrch bez defektů-. Na rozdíl od lapování, které je čistě mechanické, leštění zahrnuje složitou kombinaci chemických a mechanických účinků.
Proces:Nejběžnější metodou je chemické mechanické leštění (CMP). Plátky jsou drženy v otočném nosiči a přitlačeny lícem dolů- dolů k měkké, porézní leštící podložce. Na podložku se nanese chemická kaše-nyní obsahující mnohem jemnější částice koloidního oxidu křemičitého (SiO₂) suspendované v mírně alkalickém roztoku-.
Mechanismus CMP:
1. Chemické působení:Alkalický roztok reaguje s povrchem křemíku a vytváří měkkou, hydratovanou vrstvu oxidu křemičitého.
2. Mechanické působení:Měkká leštící podložka a jemné křemičité abraziva v kaši tuto změkčenou vrstvu jemně drhnou.
Tento synergický efekt umožňuje odstranění materiálu, aniž by došlo k významnému novému poškození pod{0}}povrchu.
Klíčové cíle:
1. Odstraňte povrchové vady:Odstraňuje všechny škrábance, důlky a znečištění.
2. Dosáhněte hladkosti nanoměřítek:Vytváří zrcadlový-povrch s drsností povrchu měřenou v Angstromech.
3. Vytvořte perfektní substrát:Poskytuje atomově rovný a čistý povrch potřebný pro nanášení složitých obvodových vrstev.
Závěr
Lapání a leštění jsou doplňkové, ale odlišné procesy při přípravě plátků.Lapováníje proces odstraňování hrubého sypkého materiálu zaměřený na dosažení makro{0}}rovnosti a tloušťky.Leštění, zejména CMP, je rafinovaný dokončovací proces určený k vytvoření nano-hladkého povrchu připraveného pro epitaxi-. Společně přeměňují hrubý, nerovný plátek křemíku na bezchybný základ, na kterém je postaven moderní digitální svět. Neúnavná snaha o menší a výkonnější čipy nadále posouvá požadavky na přesnost a požadavky na přesnost těchto kritických výrobních kroků stále výše.
