Daripada semua proses yang terlibat dalam mencipta cip, nasib terakhirwaferhendaklah dipotong ke dalam dadu individu dan dibungkus dalam kotak kecil yang tertutup dengan hanya beberapa pin terdedah. Cip akan dinilai berdasarkan nilai ambang, rintangan, arus dan voltannya, tetapi tiada siapa yang akan mempertimbangkan penampilannya. Semasa proses pembuatan, kami berulang kali menggilap wafer untuk mencapai planarization yang diperlukan, terutamanya untuk setiap langkah fotolitografi. Thewaferpermukaan mestilah sangat rata kerana, apabila proses pembuatan cip mengecut, kanta mesin fotolitografi perlu mencapai resolusi skala nanometer dengan meningkatkan apertur berangka (NA) kanta. Walau bagaimanapun, ini secara serentak mengurangkan kedalaman fokus (DoF). Kedalaman fokus merujuk kepada kedalaman di mana sistem optik boleh mengekalkan fokus. Untuk memastikan imej fotolitografi kekal jelas dan fokus, variasi permukaan bagiwafermesti berada dalam kedalaman fokus.
Secara ringkas, mesin fotolitografi mengorbankan keupayaan memfokuskan untuk meningkatkan ketepatan pengimejan. Sebagai contoh, mesin fotolitografi EUV generasi baharu mempunyai apertur berangka 0.55, tetapi kedalaman fokus menegak hanya 45 nanometer, dengan julat pengimejan optimum yang lebih kecil semasa fotolitografi. Sekiranyawafertidak rata, mempunyai ketebalan tidak sekata, atau beralun permukaan, ia akan menyebabkan isu semasa fotolitografi pada titik tinggi dan rendah.
Fotolitografi bukan satu-satunya proses yang memerlukan kelancaranwaferpermukaan. Banyak proses pembuatan cip lain juga memerlukan penggilap wafer. Sebagai contoh, selepas etsa basah, penggilap diperlukan untuk melicinkan permukaan kasar untuk salutan dan pemendapan seterusnya. Selepas pengasingan parit cetek (STI), penggilap diperlukan untuk melicinkan lebihan silikon dioksida dan melengkapkan pengisian parit. Selepas pemendapan logam, penggilap diperlukan untuk mengeluarkan lapisan logam yang berlebihan dan mengelakkan litar pintas peranti.
Oleh itu, kelahiran cip melibatkan banyak langkah penggilap untuk mengurangkan kekasaran wafer dan variasi permukaan dan untuk mengeluarkan bahan berlebihan dari permukaan. Selain itu, kecacatan permukaan yang disebabkan oleh pelbagai masalah proses pada wafer selalunya hanya kelihatan selepas setiap langkah penggilapan. Oleh itu, jurutera yang bertanggungjawab untuk menggilap memegang tanggungjawab yang besar. Mereka adalah tokoh utama dalam proses pembuatan cip dan sering dipersalahkan dalam mesyuarat pengeluaran. Mereka mesti mahir dalam kedua-dua goresan basah dan pengeluaran fizikal, sebagai teknik penggilapan utama dalam pembuatan cip.
Apakah kaedah penggilap wafer?
Proses penggilapan boleh dikelaskan kepada tiga kategori utama berdasarkan prinsip interaksi antara cecair penggilap dan permukaan wafer silikon:
1. Kaedah Penggilapan Mekanikal:
Penggilap mekanikal menghilangkan tonjolan permukaan yang digilap melalui pemotongan dan ubah bentuk plastik untuk mencapai permukaan yang licin. Alat biasa termasuk batu minyak, roda bulu dan kertas pasir, terutamanya dikendalikan dengan tangan. Bahagian khas, seperti permukaan badan berputar, boleh menggunakan meja putar dan alat bantu lain. Untuk permukaan yang mempunyai keperluan berkualiti tinggi, kaedah penggilap sangat halus boleh digunakan. Penggilap super halus menggunakan alat pelelas yang dibuat khas, yang, dalam cecair penggilap yang mengandungi pelelas, ditekan rapat pada permukaan bahan kerja dan diputar pada kelajuan tinggi. Teknik ini boleh mencapai kekasaran permukaan Ra0.008μm, yang tertinggi di antara semua kaedah penggilap. Kaedah ini biasanya digunakan untuk acuan kanta optik.
2. Kaedah Penggilapan Kimia:
Penggilapan kimia melibatkan pembubaran keutamaan mikro-tonjolan pada permukaan bahan dalam medium kimia, menghasilkan permukaan licin. Kelebihan utama kaedah ini ialah kekurangan keperluan untuk peralatan yang kompleks, keupayaan untuk menggilap bahan kerja berbentuk kompleks, dan keupayaan untuk menggilap banyak bahan kerja serentak dengan kecekapan tinggi. Isu teras penggilap kimia ialah perumusan cecair penggilap. Kekasaran permukaan yang dicapai oleh penggilap kimia biasanya beberapa puluh mikrometer.
3. Kaedah Penggilapan Mekanikal Kimia (CMP):
Setiap satu daripada dua kaedah penggilap pertama mempunyai kelebihan tersendiri. Menggabungkan kedua-dua kaedah ini boleh mencapai kesan pelengkap dalam proses. Penggilapan mekanikal kimia menggabungkan geseran mekanikal dan proses kakisan kimia. Semasa CMP, reagen kimia dalam cecair penggilap mengoksidakan bahan substrat yang digilap, membentuk lapisan oksida lembut. Lapisan oksida ini kemudiannya dikeluarkan melalui geseran mekanikal. Mengulangi proses pengoksidaan dan penyingkiran mekanikal ini mencapai penggilapan yang berkesan.
Cabaran dan Isu Semasa dalam Penggilapan Mekanikal Kimia (CMP):
CMP menghadapi beberapa cabaran dan isu dalam bidang teknologi, ekonomi dan kemampanan alam sekitar:
1) Ketekalan Proses: Mencapai ketekalan yang tinggi dalam proses CMP kekal mencabar. Walaupun dalam barisan pengeluaran yang sama, variasi kecil dalam parameter proses antara kumpulan atau peralatan yang berbeza boleh menjejaskan konsistensi produk akhir.
2) Kebolehsuaian kepada Bahan Baharu: Apabila bahan baharu terus muncul, teknologi CMP mesti menyesuaikan diri dengan ciri-cirinya. Sesetengah bahan termaju mungkin tidak serasi dengan proses CMP tradisional, memerlukan pembangunan cecair penggilap dan pelelas yang lebih mudah disesuaikan.
3) Kesan Saiz: Apabila dimensi peranti semikonduktor terus mengecil, isu yang disebabkan oleh kesan saiz menjadi lebih ketara. Dimensi yang lebih kecil memerlukan kerataan permukaan yang lebih tinggi, memerlukan proses CMP yang lebih tepat.
4) Kawalan Kadar Penyingkiran Bahan: Dalam sesetengah aplikasi, kawalan tepat kadar penyingkiran bahan untuk bahan yang berbeza adalah penting. Memastikan kadar penyingkiran yang konsisten merentas pelbagai lapisan semasa CMP adalah penting untuk mengeluarkan peranti berprestasi tinggi.
5) Mesra Alam: Cecair penggilap dan bahan pelelas yang digunakan dalam CMP mungkin mengandungi komponen yang memudaratkan alam sekitar. Penyelidikan dan pembangunan proses dan bahan CMP yang lebih mesra alam dan mampan adalah cabaran penting.
6) Kepintaran dan Automasi: Walaupun tahap kecerdasan dan automasi sistem CMP bertambah baik secara beransur-ansur, mereka masih mesti menghadapi persekitaran pengeluaran yang kompleks dan berubah-ubah. Mencapai tahap automasi yang lebih tinggi dan pemantauan pintar untuk meningkatkan kecekapan pengeluaran adalah satu cabaran yang perlu ditangani.
7) Kawalan Kos: CMP melibatkan kos peralatan dan bahan yang tinggi. Pengilang perlu meningkatkan prestasi proses sambil berusaha untuk mengurangkan kos pengeluaran untuk mengekalkan daya saing pasaran.
Masa siaran: Jun-05-2024