半導(dǎo)體行業(yè)中的化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)

化學(xué)機(jī)械拋光

最后的拋光步驟是進(jìn)行化學(xué)蝕刻和機(jī)械拋光的結(jié)合，這種形式的拋光稱為化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)。首先要做的事是，將晶圓片安裝在旋轉(zhuǎn)支架上并且要降低到一個(gè)墊面的高度，在然后沿著相反的方向旋轉(zhuǎn)。墊料通常是由一種澆鑄和切片的聚氨酯與填料或被稱為urethane-coated的材料來(lái)構(gòu)成。懸浮在相對(duì)比較溫和的腐蝕劑中的硅(玻璃)漿液，如鉀或氫氧化銨，需要被送入到拋光墊。

堿性漿液在晶圓片上通過(guò)化學(xué)反應(yīng)的方式來(lái)生長(zhǎng)出一層薄薄的二氧化硅表面。墊的機(jī)械拋光過(guò)程可以在一個(gè)持續(xù)行動(dòng)的的過(guò)程中去除其中的氧化物。硅片表面的高點(diǎn)可以通過(guò)這種步驟被去除，直到形成一個(gè)極端平整的表面。如果一個(gè)典型的半導(dǎo)體晶圓表面延伸到10,000英尺(典型機(jī)場(chǎng)跑道的長(zhǎng)度)，那么這個(gè)平整度會(huì)是什么水平？它表面的變化將小于等于正負(fù)2英寸的范圍內(nèi)。

為了能夠?qū)崿F(xiàn)極端的平整度參數(shù)，這一點(diǎn)就需要非常規(guī)范地控制拋光時(shí)間、硅片和襯墊上的壓力、旋轉(zhuǎn)速度、漿液粒度，漿料進(jìn)料速度，漿料的化學(xué)(pH)和墊料材料等一系列的組合條件。

化學(xué)機(jī)械拋光是該行業(yè)發(fā)展起來(lái)的技術(shù)之一，這一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的誕生使得我們可以生產(chǎn)出更大的晶圓成為可能。CMP用于晶圓制造過(guò)程中，在新層形成后使晶圓片表面變得更加平整。在此應(yīng)用中，CMP工藝是用于平面化的最為關(guān)鍵的技術(shù)。CMP的這種用法的詳細(xì)解釋我們將在后續(xù)的章節(jié)中持續(xù)講到。

背面處理

在大多數(shù)情況下，只有晶圓片的正面可以通過(guò)CMP技術(shù)來(lái)操作。晶圓的背部可能留下粗糙或蝕刻明亮的外觀。對(duì)于某些設(shè)備使用過(guò)程中，背面可能會(huì)經(jīng)歷一個(gè)特殊的過(guò)程，進(jìn)而導(dǎo)致晶體損壞，這被稱為背面損害。背部的損傷會(huì)進(jìn)一步蔓延以導(dǎo)致向上到頂層，造成的錯(cuò)位晶片的產(chǎn)生。這些位錯(cuò)可以在晶圓制造過(guò)程中作為移動(dòng)離子污染陷阱引入晶圓。誘捕現(xiàn)象可以被稱為采樣(如下圖所示)。背面工藝包括噴砂或拋光，在背面沉積多晶硅層或氮化硅層。

雙面拋光

對(duì)大直徑晶圓的普遍要求之一是平面和平行表面。大多數(shù)300毫米直徑晶圓的制造商采用雙面拋光在25*25 mm的網(wǎng)格內(nèi)實(shí)現(xiàn)0.25至0.18 μm的平面規(guī)格。缺點(diǎn)是：所有進(jìn)一步的加工都必須采用不會(huì)劃傷或污染背面的處理技術(shù)。

磨邊拋光

磨邊是一種使晶圓片具有圓形邊緣的機(jī)械過(guò)程(如下圖所示)。在制造過(guò)程中，采用化學(xué)拋光可以進(jìn)一步創(chuàng)造最小化的邊緣，著可能會(huì)導(dǎo)致晶圓片破裂或損壞，進(jìn)而涉及到位錯(cuò)線的核，位錯(cuò)線可以傳播到靠近邊緣的切屑晶圓片。

晶片的評(píng)估

在包裝之前，晶圓片(或樣品)要檢查一些參數(shù)，如由客戶指定。如下圖所示說(shuō)明了典型的晶圓規(guī)格。下圖中的300mm晶圓是一種典型規(guī)格。主要關(guān)注的是表面問(wèn)題，如微粒、污漬和霧霾。這些問(wèn)題可以通過(guò)使用高強(qiáng)度燈或自動(dòng)化技術(shù)來(lái)檢測(cè)待檢查機(jī)器。

審核編輯：湯梓紅