W produkcji półprzewodników płaskość wafli jest kluczowa dla precyzyjnego układania obwodów. Technologia Chemiczno-Mechanicznego Planaryzacji (CMP) pełni rolę „specjalisty od peelingu wafli”, łącząc działanie chemiczne z mechanicznym, aby precyzyjnie usunąć nadmiar materiału z powierzchni wafla, tworząc idealne podstawy dla kolejnych procesów.
Honway, mając głębokie doświadczenie w dziedzinie szlifowania i polerowania półprzewodników, doskonale wie, że ekstremalna płaskość wafli jest kamieniem węgielnym wydajnych chipów. W obliczu coraz większych wyzwań procesowych, oferujemy kompleksowe i wydajne rozwiązania w zakresie podstawowych materiałów eksploatacyjnych CMP, obejmujące różnorodne wysokowydajne materiały polerskie, takie jak diament, tlenek glinu, tlenek ceru, dwutlenek krzemu. Kompleksowo pomagamy w szlifowaniu wafli od szlifowania zgrubnego po polerowanie na lustro, kładąc idealny fundament pod Państwa precyzyjne procesy.
Spis treści:
Czym jest CMP?
CMP, pełna nazwa to Chemiczno-Mechaniczna Planaryzacja (Chemical Mechanical Planarization), znana również jako Chemiczno-Mechaniczne Polerowanie (Chemical Mechanical Polishing), jest niezwykle kluczowym procesem w produkcji półprzewodników.
Mówiąc prościej, CMP jest jak technika „peelingu” wafli półprzewodnikowych. Łączy ona siły korozji chemicznej i szlifowania mechanicznego, a jej celem jest sprawienie, by powierzchnia wafla była zarówno płaska, jak i gładka. W tej technologii wykorzystuje się ciecz polerską (slurry) zawierającą nanocząsteczki ścierne oraz pad polerski. Poprzez precyzyjną kontrolę usuwa się nadmiar materiału z wafla, osiągając płaskość na poziomie mikrometrów, a nawet nanometrów, co ostatecznie sprawia, że powierzchnia wafla staje się „lustrzana”.
Dlaczego półprzewodniki wymagają szlifowania i polerowania?
W procesie produkcji półprzewodników, aby utworzyć złożone obwody, konieczne jest układanie wielu warstw materiałów na waflu. Wyobraź sobie budowę drapacza chmur, gdzie każda kondygnacja musi być płaska, aby zapewnić stabilność następnej. Podobnie, jeśli w każdym etapie produkcji półprzewodników występują nierówności powierzchni lub wady, poważnie wpłynie to na wydajność i wydajność końcowego chipa
Niezastąpione Przyczyny Procesu CMP
- Zapewnienie precyzyjnego układania obwodów: Głównym zadaniem CMP jest planaryzacja. Pozwala to zmniejszyć lub wyeliminować błędy wysokościowe powstające podczas wielokrotnego układania warstw, zapewniając jednolitą grubość i płaską powierzchnię każdej warstwy obwodu, co stanowi idealną podstawę dla późniejszych procesów fotolitografii i trawienia.
- Poprawa wydajności i efektywności chipów: Poprzez precyzyjną kontrolę ilości usuwanego materiału, CMP może uniknąć nadmiernego lub niedostatecznego szlifowania, zapewniając precyzyjne formowanie obwodów w chipie, co z kolei poprawia wydajność chipa i wydajność produkcji.
- Kontrola grubości wafla: Oprócz planaryzacji powierzchni, proces szlifowania jest również wykorzystywany do zmniejszania grubości wafla. Na przykład, szlifowanie tylne (Back Grinding) zmniejsza grubość wafla z początkowych 800-700 mikrometrów do 80-70 mikrometrów, a nawet do około 20 mikrometrów poprzez techniki wielowarstwowego układania. Jest to kluczowe dla zastosowań takich jak wieloukładowe pakiety (MCP), ponieważ umożliwia układanie większej liczby warstw obwodów w ograniczonej wysokości, aby sprostać wymaganiom miniaturyzacji i wysokiej integracji produktów elektronicznych.
- Usuwanie wad powierzchniowych i pozostałości: Szlifowanie i polerowanie mogą również poprawić mikrowady pozostawione przez poprzednie procesy oraz usunąć pozostałości z powierzchni wafla, sprawiając, że powierzchnia staje się bardziej błyszcząca, gotowa na następny etap procesu. Ten krok jest kluczowy dla zapewnienia jakości i niezawodności chipa.
Wymagania Specyfikacyjne po Szlifowaniu i Polerowaniu Wafla
W produkcji półprzewodników, po szlifowaniu tylnym (Back Grinding) i precyzyjnym polerowaniu, wafle muszą spełniać niezwykle rygorystyczne specyfikacje fizyczne i powierzchniowe, aby zapewnić niezawodność kolejnych procesów i wydajność chipa. Główne wymagania można podzielić na trzy główne aspekty:
1. Kontrola grubości
- Standardowa zmiana:
- Początkowa grubość wafla: około 700–800 mikrometrów (µm).
- Grubość po typowym szlifowaniu: Zmniejszona do 70–80 mikrometrów.
- Zaawansowane wymagania MCP (wieloukładowe pakiety): Możliwe dalsze zmniejszenie do około 20 mikrometrów.
- Wyzwanie: Zbyt duża grubość prowadzi do słabego rozpraszania ciepła; zbyt mała grubość jest krucha, szczególnie w przypadku powszechnego użycia wafli 12-calowych, a trudność kontroli grubości wzrasta wraz z trendem miniaturyzacji opakowań.
2. Płaskość i chropowatość powierzchni (wartość Ra)
- Wskaźnik chropowatości:
- Mierzony wartością Ra (Roughness Average).
- Im mniejsza wartość Ra, tym gładsza powierzchnia; idealny stan zbliża się do atomowej płaskości.
- Potencjalne ryzyko:
- Nierówności powierzchni wpłyną na przenoszenie wzorów obwodów, prowadząc do odchyleń wydajności elementów lub awarii.
- Naprężenia wewnętrzne wywołują deformacje powierzchni, co może prowadzić do dryfu parametrów lub obniżenia niezawodności.
3. Kontrola defektów
- Zakres kontroli:
- Uszkodzenia powierzchni.
- Powstawanie mikropęknięć.
- Zanieczyszczenie cząstkami i obcymi substancjami.
- Ważność: Nawet drobne zanieczyszczenia mogą w późniejszych procesach rozwinąć się w śmiertelne defekty, prowadząc do zniszczenia chipa.
- Ryzyko cienkich wafli: Im cieńszy wafel, tym większa jego kruchość mechaniczna i niższa tolerancja na uderzenia cząstek lub mechaniczne zakłócenia nośnika podczas procesu, co wymaga szczególnej ostrożności.
Wyzwania napotykane podczas szlifowania materiałów półprzewodnikowych
- Precyzja usuwania materiału i jednorodność powierzchni: Precyzyjna struktura elementów półprzewodnikowych wymaga precyzyjnej kontroli ilości usuwanego materiału podczas procesu szlifowania oraz utrzymania wysokiego stopnia płaskości i jednorodności. Wymaga to dokładnego wyboru rodzaju ścierniwa (takiego jak tlenek glinu, dwutlenek krzemu lub diament) i rozkładu wielkości cząstek, aby zapewnić optymalne rezultaty.
- Jednorodność powierzchni: Szlifowana powierzchnia musi charakteryzować się wysoką płaskością i jednorodnością. Wszelkie lokalne nierówności szlifowania doprowadzą do niepowodzenia kolejnych procesów fotolitografii i trawienia, co wpłynie na ogólną wydajność chipa.
- Kontrola defektów: Proces szlifowania łatwo wprowadza defekty, takie jak uszkodzenia powierzchni, mikropęknięcia i zanieczyszczenia cząstkami. Defekty te, nawet jeśli są drobne, mogą prowadzić do awarii elementów, dlatego muszą być skutecznie kontrolowane i minimalizowane. Zwłaszcza im cieńszy wafel, tym większe prawdopodobieństwo wystąpienia defektów i trudniejsze są późniejsze procesy.
- Generowanie i wpływ naprężeń: Podczas procesu szlifowania, kontakt głowicy szlifierskiej z powierzchnią wafla generuje naprężenia ścinające i ciśnienie, a przepływ roztworu chemicznego i ścierniwa również wywiera naprężenia. Naprężenia te mogą powodować plastyczne odkształcenia i naprężenia szczątkowe na powierzchni wafla, wpływając na ostateczną płaskość i chropowatość, a nawet wpływając na właściwości elektryczne, prowadząc do dryfu parametrów elementów i spadku wskaźnika akceptacji produktu.
- Trudność obróbki supertwardych materiałów specjalnych: W przypadku materiałów półprzewodnikowych trzeciej generacji, takich jak węglik krzemu (SiC) i azotek galu (GaN), ich ekstremalna twardość stawia bezprecedensowe wyzwania przed tradycyjną obróbką szlifierską. Materiały te w szczególności wymagają supertwardych ścierniw, takich jak diament, aby osiągnąć wydajne i niskouszkodzeniowe usuwanie.
Jak poprawić płaskość wafli?
Aby przezwyciężyć powyższe wyzwania i poprawić płaskość wafli, przemysł stosuje wiele strategii:
- Optymalizacja parametrów obróbki:
- Wybór cieczy szlifierskiej i ścierniwa: Precyzyjna kontrola szybkości przepływu i stężenia cieczy szlifierskiej oraz dokładny wybór najbardziej odpowiedniego rodzaju ścierniwa (takiego jak tlenek glinu, tlenek ceru, dwutlenek krzemu lub diament) i jego rozkładu wielkości cząstek (np. 50-250 nanometrów, z efektywną kontrolą aglomeratów 1-10 mikrometrów), w zależności od różnych materiałów półprzewodnikowych i celów szlifowania. Właściwości chemiczne cieczy szlifierskiej i charakterystyka ścierniwa muszą być idealnie dopasowane, aby osiągnąć jednolite i wydajne usuwanie materiału oraz efekty powierzchniowe.
- Kontrola siły szlifowania: Precyzyjna kontrola parametrów, takich jak ciśnienie szlifowania, prędkość i czas, aby osiągnąć optymalne wyniki szlifowania, unikając nadmiernego ciśnienia prowadzącego do uszkodzeń lub zbyt małego ciśnienia wpływającego na wydajność.
※ Zasada przemysłowa dotycząca szlifowania – zasada reworku CMP „Lepiej za grubo niż za cienko”: Przy dostosowywaniu parametrów zaleca się, aby rzeczywisty czas był krótszy niż przewidywany czas. Lepiej pozostawić trochę grubości, niż dopuścić do zbyt cienkiej warstwy, aby mieć możliwość przeprowadzenia ponownej obróbki (reworku).
- Wielostopniowy proces szlifowania: Zastosowanie wielostopniowego procesu szlifowania i polerowania, takiego jak szlifowanie zgrubne, szlifowanie precyzyjne, a nawet metoda DBG (Dice Before Grinding), czyli najpierw cięcie, a następnie szlifowanie i drugie cięcie, gdy grubość wafla jest mniejsza niż 50 mikrometrów, aby bezpiecznie oddzielić chipy i zmniejszyć zewnętrzne defekty podczas procesu szlifowania. Ten stopniowy proces może skutecznie zmniejszyć naprężenia i uzyskać gładszą powierzchnię.
- Lokalne nagrzewanie i trawienie chemiczne: Wprowadzenie lokalnego nagrzewania podczas procesu szlifowania i polerowania może zmienić właściwości fizyczne wafla, zmniejszając w ten sposób wpływ naprężeń. Ponadto, wraz z rozwojem technologii, wprowadzenie technologii trawienia chemicznego z procesów front-end półprzewodników, w połączeniu ze szlifowaniem mechanicznym, w celu kompleksowego opracowania nowych metod obróbki, jest również kierunkiem rozwiązywania wąskich gardeł w szlifowaniu.
- Wybór i konserwacja padów szlifierskich: Materiał i właściwości padów szlifierskich bezpośrednio wpływają na efektywność i stabilność szlifowania. Regularne monitorowanie ich zużycia i zanieczyszczenia oraz konserwacja są ważnymi elementami zapewnienia jakości procesu.
- Strategia łańcucha dostaw i zakupów: Wybór wysokiej jakości dostawców materiałów i urządzeń szlifierskich oraz optymalizacja procesów zakupu w celu zapewnienia zgodności z potrzebami produkcyjnymi i wymaganiami procesowymi.
- Ciągłe doskonalenie i standaryzacja: Ustanowienie standardowych procedur operacyjnych (SOP) w celu zmniejszenia zmienności oraz regularne szkolenia zespołu produkcyjnego w zakresie zarządzania stresem i optymalizacji procesów. Jednocześnie ciągła ocena i optymalizacja procesu szlifowania i polerowania w oparciu o rzeczywiste dane produkcyjne w celu sprostania wyzwaniom wynikającym z ciągłego rozwoju technologii półprzewodników.
Kluczowe Narzędzia Szlifierskie CMP
Chemiczno-Mechaniczna Planaryzacja (CMP) jest kluczowa dla zapewnienia ekstremalnej płaskości powierzchni wafla. Honway, dzięki bogatemu doświadczeniu w precyzyjnym szlifowaniu i polerowaniu, oferuje pełną gamę wysokowydajnych podstawowych materiałów eksploatacyjnych CMP, które mogą sprostać różnorodnym potrzebom, od tradycyjnych wafli krzemowych po powstające półprzewodniki złożone. Nasze rozwiązania obejmują precyzyjne ściernice, różnorodne ciecze polerskie, takie jak: diament, tlenek glinu, tlenek ceru, dwutlenek krzemu, pady polerskie i tarcze diamentowe. Dążymy do zapewnienia producentom półprzewodników kompleksowych i zoptymalizowanych rozwiązań, aby pomóc im poprawić jakość wafli i przełamać ograniczenia procesowe.
Lista Produktów:
- Seria precyzyjnych ściernic Honway:
- Ściernice do szlifowania fazowego wafli krzemowych: Zapewniają gładkie i nieuszkodzone krawędzie wafli krzemowych, skutecznie zapobiegając odpryskom.
- Ściernice do płaskiego szlifowania wafli: Zapewniają ekstremalną płaskość powierzchni wafli krzemowych, stanowiąc podstawę wydajnego procesu.
- (Można dodać) Ściernice specjalne do półprzewodników złożonych: Dla supertwardych materiałów, takich jak SiC/GaN, oferują wydajne i niskouszkodzeniowe rozwiązania do szlifowania zgrubnego.
- Seria wysokowydajnych cieczy polerskich Honway:
- Diamentowa ciecz polerska Honway: Oferuje wiele opcji nanocząstek, szczególnie odpowiednich do polerowania supertwardych materiałów, takich jak SiC, GaN, do efektu lustra (Ra≤0,01 µm), znacznie poprawiając wydajność i wydajność komponentów.
- Ciecz polerska z tlenkiem glinu Honway: Odpowiednia do CMP wielu warstw metalowych, takich jak miedź, wolfram i warstwy dielektryczne, zapewniająca doskonałe tempo usuwania materiału i jakość powierzchni.
- Ciecz polerska z tlenkiem ceru Honway: Stosowana głównie do planaryzacji płytkich izolacji rowków (STI) i warstw dielektrycznych, zapewniająca wysoki współczynnik selektywności i polerowanie z niską liczbą defektów.
- Ciecz polerska z dwutlenkiem krzemu Honway: Szeroko stosowana do precyzyjnego polerowania warstw dielektrycznych i wafli krzemowych, zapewniająca doskonałą płaskość powierzchni i niski wskaźnik defektów.
- Precyzyjne pady szlifierskie i polerskie do wafli Honway (Polishing Pad): W połączeniu z różnymi typami cieczy polerskich (slurry) i siłą docisku, usuwają nadmiar materiału z powierzchni wafla, takiego jak warstwy tlenku, warstwy dielektryczne (ILD), warstwy metalowe, takie jak Cu, W itp., zapewniając stabilność procesu.
- Honway oferuje doradztwo w zakresie tarcz diamentowych:
- Wprowadzenie: Jako „trymer” padów szlifierskich/polerskich, tarcza diamentowa, dzięki swojej wysokiej twardości, precyzyjnie przycina powierzchnię padu szlifierskiego/polerskiego, zapewniając jego płaskość i wydajność cięcia, utrzymując optymalną wydajność cięcia, aby utrzymać płaskość i szybkość podczas procesu polerowania wafla, poprawiając wydajność.
- Oferowane usługi: Jeśli chcą Państwo dowiedzieć się więcej, prosimy o kontakt z Honway. Honway świadczy profesjonalne usługi pokrewne, aby stworzyć spersonalizowany projekt dla Państwa.
Działaj od razu i razem z nami otwórz nowy rozdział w precyzyjnych procesach półprzewodnikowych!
- Bezpłatna konsultacja i ocena projektu: Nasi eksperci z Honway Diamond Industrial Consumables udzielą Państwu konsultacji produktowej i profesjonalnej oceny Państwa specyficznych potrzeb procesowych, aby wspólnie znaleźć optymalne rozwiązanie do szlifowania i polerowania.
- Projektowanie rozwiązań na zamówienie: Niezależnie od tego, czy stoją Państwo przed wyzwaniami związanymi z waflami krzemowymi, czy półprzewodnikami złożonymi (SiC, GaN, GaAs), możemy dostosować rozwiązanie do szlifowania i polerowania półprzewodników, które najlepiej odpowiada Państwa potrzebom.
- Zaawansowane materiały i weryfikacja wydajności: Oferujemy wiodące w branży diamentowe ciecze polerskie Honway, tarcze diamentowe, precyzyjne ściernice i inne materiały eksploatacyjne, a także możemy pomóc w wdrożeniu procesu i weryfikacji wydajności, aby zapewnić, że Państwa produkty osiągną oczekiwaną wysoką wydajność i doskonałe parametry.
- Honway zapewnia stabilne dostawy, gwarancję jakości, obsługę posprzedażową i spersonalizowane wsparcie, aby zapewnić Państwu najbardziej stałą jakość produktu.
Nie pozwól, aby problemy z obróbką ograniczały Twoje innowacje! Skontaktuj się z nami już teraz, a diamentowe materiały eksploatacyjne Honway staną się kluczowym czynnikiem Twojego sukcesu!
Więcej informacji na temat materiałów eksploatacyjnych do szlifowania i polerowania diamentowego Honway
Aby dowiedzieć się więcej o tym, jak Honway może przynieść przełomowe korzyści dla Twoich procesów półprzewodnikowych, kliknij poniższe linki, aby zapoznać się z naszą pełną gamą materiałów eksploatacyjnych do szlifowania i polerowania diamentowego oraz szczegółami technicznymi:
- Seria diamentowych nanocieków polerskich Honway
- Precyzyjne pady szlifierskie i polerskie do wafli Honway
- Ściernice do płaskiego szlifowania wafli Honway
- Ściernice do szlifowania fazowego wafli krzemowych Honway
Możesz również bezpośrednio „skontaktować się z naszym zespołem ekspertów Honway”, a my zapewnimy najbardziej profesjonalną, spersonalizowaną konsultację i rozwiązania.
Przeczytaj więcej na powiązane tematy
1.Podłoże diamentowe>>>Od Biżuterii do Półprzewodników: Diament Kluczową Rolą w Nowej Generacji Materiałów Przewodzących Ciepło
W zakresie szlifowania oferujemy indywidualne dostosowanie. Możemy modyfikować proporcje zgodnie z Twoimi potrzebami, aby osiągnąć najwyższą wydajność.
Jeśli po przeczytaniu tekstu nadal nie wiesz, jak wybrać najbardziej odpowiedni produkt,
Zapraszamy do kontaktu, nasi specjaliści odpowiedzą na Twoje pytania.
Jeśli potrzebujesz wyceny, skontaktuj się z nami.
Godziny obsługi klienta: poniedziałek – piątek 09:00-18:00
Numer kontaktowy：07 223 1058
Jeśli masz jakieś pytania, zapraszamy do wysłania wiadomości prywatnej na Facebooku!
Nasza strona na FB：https://www.facebook.com/honwaygroup
Być może zainteresują cię inne artykuły…
[wpb-random-posts]
