CMP, тобто Chemical Mechanical Polishing, хіміко-механічна полірування.
CMPPAD, тобто Chemical Mechanical Polishing Pad, хімічна механічна полірувальна подушечка.
1. Основні принципи CMP
Макроскопічно кажучи, основний принцип CMP такий: обертова полірована пластина натискається на еластичну полірувальну подушечку CMP, яка обертається в тому ж напрямку, і полірувальна суспензія безперервно протікає між пластиною та базовою пластиною. Верхній і нижній диски працюють у зворотному напрямку на високій швидкості, і продукт реакції на поверхні полірованої пластини постійно відшаровується, і додається нова полірувальна суспензія, і продукт реакції видаляється разом із полірувальною суспензією. Щойно відкрита площина пластини знову зазнає хімічної реакції, а потім продукт відшаровується та циркулює туди-сюди, утворюючи над-тонку поверхню під спільною дією підкладки, абразивних частинок і хімічного реакційного агента.
2. Застосування CMP
Концепція технології CMP була вперше запропонована компанією Monsanto у 1965 році. Ця технологія спочатку використовувалася для отримання високоякісних скляних поверхонь, таких як військові телескопи. У 1988 році IBM почала застосовувати технологію CMP для виробництва 4M DRAM, а оскільки IBM успішно застосувала CMP для виробництва 64M DRAM у 1991 році, технологія CMP швидко розвивалася в усьому світі. На відміну від традиційних чисто механічних чи чисто хімічні методи полірування, CMP використовує комбінацію хімічних і механічних впливів, щоб уникнути пошкодження поверхні, спричиненого простим механічним поліруванням, і недоліків, таких як низька швидкість полірування, погана площинність поверхні та консистенція полірування, які легко спричинити простим хімічним поліруванням. Він використовує принцип «м’якого шліфування та твердого» під час зношування, тобто м’які матеріали використовуються для полірування для досягнення високо-якісного полірування поверхні. Під певним тиском і присутністю полірування суспензії, полірована заготовка рухається відносно полірувальної подушечки. Завдяки органічному поєднанню ефекту шліфування нано-частинок і корозійного ефекту окислювача на поверхні полірованої заготовки утворюється гладка поверхня. Найбільш широко використовуваним застосуванням технології CMP є полірування кремнієвих пластин матеріалів матриці в інтегральних схемах (IC) і над-великих-інтегральних схемах (ULSI). Це, як правило, на міжнародному рівні вважають, що коли характерний розмір пристрою менше 0,35 мкм, для забезпечення точності та роздільної здатності передачі літографічного зображення необхідно проводити глобальну планаризацію, і CMP наразі є чи не єдиною технологією, яка може забезпечити глобальну планаризацію, і діапазон її застосування розширюється з кожним днем.
Наразі технологія CMP перетворилася на технологію CMP із машиною для хімічного механічного полірування як основного корпусу, що об’єднує онлайн-виявлення, виявлення кінцевої-точки, очищення та інші технології. Це продукт розробки інтегральних схем для процесів мікро-покращення, багатошаровості, тоншення та вирівнювання. Водночас це також необхідна технологічна технологія для переходу пластин із 200 мм на 300 мм і навіть більших діаметрів, щоб підвищити продуктивність, зменшити витрати на виробництво та вирівняти підкладку в усьому світі.
3. Технічне обладнання та витратні матеріали ЦМЗ
CMP, тобто хімічне механічне полірування, хімічне механічне полірування. Обладнання та витратні матеріали, що використовуються в технології CMP, включають: полірувальну машину, полірувальну суспензію, полірувальну подушечку CMP, обладнання для очищення пост-CMP, обладнання для виявлення кінцевих точок полірування та керування процесом, обладнання для обробки відходів і тестування тощо. Полірувальна машина, полірувальна суспензія та полірувальна подушечка CMPPAD є трьома ключовими елементами процесу CMP, а також їхня продуктивність і взаємодія відповідність визначає рівень площинності поверхні, якого може досягти CMP. Серед них полірувальна суміш і полірувальна подушечка CMPPAD є витратними матеріалами.
По-четверте, основні проблеми в процесі CMP
Кінцевою метою дослідження полірувальної суспензії є пошук найкращого поєднання хімічних і механічних ефектів, щоб можна було отримати полірувальну суспензію з високою швидкістю видалення, хорошою площинністю, хорошою рівномірністю товщини плівки та високою селективністю. Крім того, слід враховувати такі питання, як легкість очищення, корозія обладнання, витрати на утилізацію відходів і безпека.
Зменшення дефектів є вічною темою в процесі CMP і навіть у всьому виробництві чіпів. Напівпровідникова промисловість також має відповідні «негласні правила» для процесу CMP, тобто втрата матеріалу пристрою після процесу CMP повинна становити менше 10% від товщини всього пристрою. Іншими словами, суспензія повинна не тільки ефективно видаляти матеріал, але також мати можливість точно контролювати швидкість видалення та остаточний результат. Оскільки характерний розмір пристрою продовжує зменшуватися, вплив дефектів на контроль процесу та кінцевий вихід стає все більш очевидним. Розмір фатальних дефектів вимагає не менше 50% розміру пристрою.
V. Перспективи розвитку CMP
Напівпровідниковий матеріал із широкою забороненою зоною третього-покоління, представлений нітридом галію (GaN), отримав швидкий розвиток в останні роки. Напівпровідникові матеріали на основі нітриду галію (GaN)- мають такі характеристики, як висока світловіддача, хороша теплопровідність, стійкість до високих температур, стійкість до випромінювання, висока міцність і висока твердість, і з них можна виготовляти високо-ефективні сині та зелені світло-діоди та лазерні діоди (також відомі як лазери). Однак матеріали з нітриду галію (GaN) не можуть самостійно вирощувати монокристали, і повинні бути вирощені на матеріалі підкладки, схожому на їхню структуру. Наразі міжнародно визнаним матеріалом підкладки є сапфірове скло. Із зростанням ринкового попиту на матеріали нітриду галію (GaN) попит на сапфір також швидко зростатиме.