مروری کلی بر فرآیند لپینگ و پرداخت ویفر
در دنیای پیچیده تولید نیمه هادی ها، ایجاد مدارهای مجتمع با یک تکه نازک، بکر و بکر از سیلیکون به نام ویفر آغاز می شود. کیفیت سطح این ویفر بسیار مهم است، زیرا هر گونه نقص می تواند منجر به خرابی دستگاه شود. دو فرآیند مکانیکی حیاتی که برای دستیابی به صافی و صافی لازم به کار میروند عبارتند از: لپ کردن و پرداخت. این مقاله یک نمای کلی از این مراحل ضروری ارائه می دهد.
نیاز به صافی و صافی
ویفر خام پس از بریده شدن از یک شمش تک کریستالی، سطحی ناهموار و آسیب دیده با تغییرات ضخامت قابل توجهی دارد. برای مدارهای مداری در مقیاس نانو مدرن، چنین نقص هایی غیرقابل قبول است. ویفرها باید کاملاً مسطح باشند تا از فوکوس دقیق در حین فتولیتوگرافی اطمینان حاصل شود و باید دارای سطح آینهای-صاف و آسیبدیده-برای ساخت ترانزیستورها و اتصالات داخلی باشد. اینجاست که لپ و صیقل دادن وارد عمل می شود.
مرحله 1: ورقه زنی ویفر
لپ کردن اولین قدم اصلی در اصلاح هندسه ویفر پس از برش است. هدف اولیه آن صافی نیست، بلکه بیشتر استصافی جهانی و حذف ضخامت یکنواخت.
فرآیند:ویفرها روی صفحات حامل سرامیکی نصب میشوند و رو به پایین روی یک صفحه چدنی بزرگ و چرخان-به نام صفحه لبه قرار میگیرند. یک دوغاب ساینده-معمولاً متشکل از اکسید آلومینیوم (Al2O3) یا ذرات کاربید سیلیکون (SiC) مخلوط شده با یک خنک کننده-به طور مداوم به صفحه وارد می شود. چرخش همزمان حامل ها و صفحه لبه یک حرکت سنگ زنی ایجاد می کند که به طور مکانیکی مواد را از سطوح ویفر حذف می کند.
اهداف کلیدی:
1. حذف آسیب اره:ترک های زیرسطحی و تنش های ناشی از اره سیم در هنگام برش را از بین می برد.
2. دستیابی به کنترل ابعادی:تمام ویفرها را به ضخامت بسیار سازگار و هدف می رساند.
3. بهبود صافی:تار و کمان را تصحیح می کند و سطح صافی را برای پردازش بعدی ایجاد می کند.
نتیجه:ویفر پس از چسباندن صاف تر است و ضخامت یکنواخت تری دارد، اما سطح آن اکنون با "میکرو ماسک" مشخص می شود - یک روکش مات با خراش های ریز و ذرات ساینده جاسازی شده، و همچنین یک لایه جدید از آسیب زیر-سطحی ناشی از خود عمل ساینده.
انتقال: بین لپینگ و پرداخت
بین این دو مرحله، ویفرها تحت یک تمیز کردن کامل قرار می گیرند تا تمام باقی مانده های ساینده از بین برود. در بسیاری از فرآیندهای پیشرفته، یک مرحله میانی به نام اچینگ ممکن است برای برداشتن شیمیایی لایه شکستگی کم عمق و شکننده که در اثر لپینگ باقی مانده است، استفاده شود و سطح تمیزتری برای پرداخت آماده شود.
مرحله 2: پرداخت ویفر
پولیش آخرین مرحله مکانیکی{0}}شیمیایی است که تنها هدف آن ایجاد سطحی فوق العاده صاف، آینه ای-مشابه و بدون نقص-است. بر خلاف لپینگ که صرفاً مکانیکی است، پولیش شامل ترکیبی پیچیده از اعمال شیمیایی و مکانیکی است.
فرآیند:رایج ترین روش پرداخت مکانیکی شیمیایی (CMP) است. ویفرها در یک حامل چرخان نگه داشته می شوند و روی صفحه{1}}روی یک پد پولیش نرم و متخلخل فشار داده می شود. یک دوغاب شیمیایی-اکنون حاوی ذرات سیلیس کلوئیدی بسیار ریزتر (SiO2) معلق در یک محلول قلیایی ملایم-روی پد پخش میشود.
مکانیسم CMP:
1. عمل شیمیایی:محلول قلیایی با سطح سیلیکون واکنش داده و یک لایه دی اکسید سیلیکون نرم و هیدراته تشکیل می دهد.
2. عمل مکانیکی:پد پولیش نرم و ساینده های ریز سیلیس موجود در دوغاب به آرامی این لایه نرم شده را از بین می برند.
این اثر هم افزایی امکان حذف مواد را بدون ایجاد آسیبهای جدید زیر-سطحی فراهم میکند.
اهداف کلیدی:
1. رفع عیوب سطح:تمام خراش ها، سوراخ ها و آلودگی ها را از بین می برد.
2. دستیابی به یکنواختی در مقیاس نانو:سطح آینهای-با زبری سطح اندازهگیری شده با آنگستروم تولید میکند.
3. یک بستر کامل ایجاد کنید:سطح اتمی صاف و تمیز مورد نیاز برای رسوب لایه های مدار پیچیده را فراهم می کند.
نتیجه گیری
آیپینگ و پرداخت فرآیندهای مکمل اما متمایز در تهیه ویفر هستند.لپ زدنیک فرآیند حذف مواد درشت و حجیم است که بر روی دستیابی به کنترل مسطح و ضخامت مقیاس ماکرو- متمرکز است.جلا دادن، به ویژه CMP، یک فرآیند تکمیل تصفیه شده است که به ایجاد یک سطح آماده در مقیاس نانو-صاف و اپیتاکسی- اختصاص داده شده است. آنها با هم، یک برش ناهموار و ناهموار از سیلیکون را به پایه بی عیب و نقصی که دنیای دیجیتال مدرن بر روی آن ساخته شده است، تبدیل می کنند. درایو بی امان برای تراشه های کوچکتر و قدرتمندتر همچنان نیازهای دقت مورد نیاز در این مراحل ساخت حیاتی را بالاتر می برد.
