Vahvlivõtme valmistamise protsess

Poleerimisprotsess
Integraallülituse (IC) tootmistehnoloogia pideva arenguga muutub kiibi funktsiooni suurus järjest väiksemaks, ühenduskihtide arv suureneb ja vahvli läbimõõt suureneb. Mitmekihilise juhtmestiku saavutamiseks peab vahvlipind olema äärmiselt kõrge tasasuse, sileduse ja puhtusega ning keemiline mehaaniline poleerimine (CMP) on hetkel kõige tõhusam vahvlite lamestamise tehnoloogia. Seda nimetatakse viieks IC-tootmise põhitehnoloogiaks koos litograafia, söövitamise, ioonide implanteerimise ja PVD/CVD-ga.
CMP equipment is mainly composed of polishing head, polishing disc, dresser, polishing liquid delivery system and other parts. The polishing head and its pressure control system are the most critical and complex components, and are the basis and core of CMP technology to achieve nano-level flattening. At present, the most advanced 300mm wafer polishing head abroad is loaded by air pressure, with functions such as zone pressure, vacuum adsorption, floating holding ring and self-adaptation, which is very complex. With the continuous reduction of feature size and the continuous increase of wafer diameter, the requirements for CMP surface quality are getting higher and higher, and the traditional single-zone pressure polishing head can no longer meet the requirements. If the polishing head can divide the wafer into multiple areas for loading, the material removal rate of different areas can be controlled by changing the amount of applied pressure. The polishing head of the current international high-end 300 mm wafer CMP equipment usually has three pressure zones. In addition, at the 45 nm technology node and below, the current CMP equipment (polishing pressure>6,985 kPa) põhjustab suure tõenäosusega selliseid probleeme nagu madala k-sisaldusega materjalide purunemine ja kriimustamine ning madala k-sisaldusega keskmise/vase liidese koorumine. Ülimadala rõhuga CMP (<3.448 kPa) will be the main development direction of CMP equipment and technology in the future.
CMP protsessis täidab poleerimispea peamiselt järgmisi ülesandeid: ① Rakendage vahvlile survet; ② Lülitage vahvel pöörlema ​​ja edastage pöördemomenti; ③ Veenduge, et vahvel ja poleerimispadi oleksid alati hästi paigaldatud, ilma et need maha kukkuksid ega kildudeks. Lisaks on tipptasemel CMP-seadmetes poleerimispea eelistatavalt võimeline kinnitama vahvli oma struktuuriga ilma väliste tingimuste abita, et parandada tootmise efektiivsust.
Tsoneeritud survepoleerimispea on oluline tegur CMP seadmete tehnilise taseme mõõtmisel. Selle põhiidee pärineb Prestoni mudelist. Selle mudeli järgi. CHEN jt uuringute kohaselt, mida rohkem vaheseinu on poleerimispeal, seda tugevam on selle võime reguleerida materjali eemaldamise kiirust. Mida rohkem on aga sektsioone, seda keerulisem on selle struktuur ja seda keerulisem on seda arendada. Poleerimispea iga tsooni suurusjaotuse kohta ei ole erinõuet. Seda saab jagada võrdselt või jagada vastavalt poleerimispea tegelikule sisemisele struktuurile.
Et vältida vahvli väljaviskamist pöörlemise ajal, peab poleerimispea olema kinnitusrõnga struktuuriga. CMP-tehnoloogia arenguajaloos on ilmunud kahte tüüpi kinnitusrõngaid: fikseeritud kinnitusrõngad ja ujuvad kinnitusrõngad. Kuna fikseeritud kinnitusrõngas ei saa vältida servaefekti, kasutab praegune CMP tavaseade ujuvat kinnitusrõngast. Rakendades ujuvale kinnitusrõngale erinevat survet, saab vahvli ja poleerimispadja vahelist kontakti reguleerida, parandades seeläbi tõhusalt servaefekti.
Kuna kinnitusrõngas sobib tihedalt poleerpadjaga, tuleb kinnitusrõnga põhja kujundada rida sooni, mis suunavad poleerimisvedelikku sujuvalt vahvli/poleerimispadja liidesesse. Lisaks tuleb eluea pikendamiseks valida kinnitusrõngas ülitugevate, korrosiooni- ja kulumiskindlate materjalide hulgast, nagu polüfenüleensulfiid (PPS) või polüeeterketoon (PEEK).
Nagu varem mainitud, on poleerimispea oluline funktsioon vahvli kinnitamine ja vahvli kiire ja usaldusväärne ülekandmine laadimis- ja mahalaadimisjaama ning poleerimisjaama vahel. CMP-tehnoloogia arenguajaloos on olnud palju kinnitusmeetodeid, nagu mehaaniline kinnitus, parafiinühendamine ja vaakum-iminappid, kuid ülaltoodud meetodid ei vasta enam tipptasemel CMP-seadmete nõuetele tõhususe, töökindluse, ja puhtus. Mitmetsooniline poleerimispea kasutab vahvli kinnitamiseks vaakum-adsorptsiooni meetodit. Põhiprintsiip on näidatud joonisel 2. Esiteks rakendatakse mitmetsoonilisele turvapadjale positiivne rõhk, et suruda õhk välja turvapadja ja vahvli vahel ning seejärel kasutatakse erinevate turvapadja vaheseinte positiivse ja negatiivse rõhu kombinatsiooni juhtimist. alarõhutsoon turvapadja ja vahvli vahel ning vahvel adsorbeerub kindlalt poleerimispeale. See meetod kasutab täielikult ära poleerimispea enda mitmetsoonilise turvapadja struktuuri ning selle eelised on kiire, töökindel ja saastevaba.