Շագանակագույն հալված ալյումինի միկրոփոշու ճշգրիտ հղկման դերը կիսահաղորդչային արդյունաբերության մեջ
Ընկերներ, այսօր մենք խոսելու ենք և՛ կոշտ, և՛ գործնական մի բանի մասին՝շագանակագույն հալված ալյումինի միկրոփոշիԴուք գուցե չեք լսել դրա մասին, բայց ձեր հեռախոսի և խելացի ժամացույցի ամենակարևոր և նուրբ չիպերը, նախքան դրանց արտադրությունը, հավանաբար, դրա հետ գործ ունեին։ Այն չիպի «գլխավոր կոսմետոլոգ» անվանելը չափազանցություն չէ։
Մի՛ պատկերացրեք այն որպես կոպիտ գործիք, ինչպիսին է սրող քարը։ Կիսահաղորդիչների աշխարհում այն կատարում է նույնքան նուրբ դեր, որքան նանոմասշտաբի դանակներ օգտագործող միկրոքանդակագործը։
I. Չիպի «դեմքի քանդակագործությունը». Ինչո՞ւ է անհրաժեշտ հղկումը։
Նախ եկեք հասկանանք մեկ բան. չիպերը չեն աճում անմիջապես հարթ գետնի վրա: Դրանք «կառուցվում» են շերտ առ շերտ չափազանց մաքուր, հարթ սիլիցիումային վաֆլիի վրա (այն, ինչ մենք անվանում ենք «վաֆլի»), ինչպես շենք կառուցելիս: Այս «շենքն» ունի տասնյակ հարկեր, և յուրաքանչյուր հարկի էլեկտրական սխեմաները ավելի բարակ են, քան մարդու մազի հաստության մեկ հազարերորդ մասը:
Ահա թե ինչ խնդիր կա. երբ կառուցում եք նոր հարկ, եթե հիմքը՝ նախորդ հարկի մակերեսը, նույնիսկ մի փոքր անհարթ է, նույնիսկ ատոմի չափ փոքր ելուստով, դա կարող է ամբողջ շենքի ծռվել, կարճ միացում առաջացնել և չիպերը անօգտագործելի դարձնել։ Կորուստները կատակ չեն։
Հետևաբար, յուրաքանչյուր հատակի ավարտից հետո մենք պետք է մանրակրկիտ «մաքրում» և «հավասարեցում» անցկացնենք: Այս գործընթացն ունի գեղեցիկ անվանում՝ «Քիմիական մեխանիկական հարթեցում», կրճատ՝ CMP: Չնայած անվանումը բարդ է հնչում, սկզբունքը դժվար չէ հասկանալ. դա քիմիական կոռոզիայի և մեխանիկական մաշվածության համադրություն է:
Քիմիական «ծակիչը» օգտագործում է հատուկ հղկող հեղուկ՝ հեռացվող նյութը մեղմացնելու և կոռոզիայի ենթարկելու համար՝ այն դարձնելով ավելի «մեղմ»։
Մեխանիկական «հարվածը» գործի է դրվում...շագանակագույն կորունդի միկրոփոշիԴրա խնդիրն է ֆիզիկական մեթոդներով ճշգրիտ և հավասարաչափ «քերել» քիմիական գործընթացի միջոցով «մեղմացված» նյութը։
Դուք կարող եք հարցնել, թե այդքան շատ հղկող նյութերի առկայության դեպքում ինչո՞ւ հատկապես սա։ Ահա թե որտեղ են դրա բացառիկ հատկությունները կարևոր։
II. «Միկրոնիզացված փոշի, որը այդքան էլ միկրոնացված չէ». շագանակագույն հալված ալյումինի եզակի հմտությունը
Կիսահաղորդիչների արդյունաբերության մեջ օգտագործվող շագանակագույն հալված ալյումինի միկրոնիզացված փոշին սովորական արտադրանք չէ։ Այն «հատուկ նշանակության ուժերի» ստորաբաժանում է, որը մանրակրկիտ ընտրված և զտված է։
Նախ, դա բավականին դժվար է, բայց ոչ անխոհեմ։Շագանակագույն հալված ալյումինԿարծրությունը երկրորդն է միայն ադամանդից հետո, ավելին քան բավարար է լայնորեն օգտագործվող չիպային նյութերի, ինչպիսիք են սիլիցիումը, սիլիցիումի երկօքսիդը և վոլֆրամը, հետ աշխատելու համար: Սակայն գլխավորն այն է, որ դրա կարծրությունը «ամուր» է: Ի տարբերություն որոշ ավելի կոշտ նյութերի (օրինակ՝ ադամանդի), որոնք փխրուն են և հեշտությամբ կոտրվում են ճնշման տակ, շագանակագույն հալեցված ալյումինան պահպանում է իր ամբողջականությունը՝ միաժամանակ ապահովելով կտրող ուժ, խուսափելով «քայքայիչ տարր» դառնալուց:
Երկրորդ, դրա նեղ մասնիկների չափը ապահովում է հավասարաչափ կտրում: Սա ամենակարևոր կետն է: Պատկերացրեք, որ փորձում եք թանկարժեք նեֆրիտը հղկել տարբեր չափերի քարերի կույտով: Ավելի մեծ քարերը անխուսափելիորեն կթողնեն խորը փոսեր, մինչդեռ փոքրերը կարող են չափազանց փոքր լինել դրանց վրա աշխատելու համար: CMP (քիմիական մեխանիկական հղկում) գործընթացներում սա բացարձակապես անընդունելի է: Կիսահաղորդիչներում օգտագործվող շագանակագույն հալեցված ալյումինի միկրոփոշին պետք է ունենա չափազանց նեղ մասնիկների չափի բաշխում: Սա նշանակում է, որ գրեթե բոլոր մասնիկները մոտավորապես նույն չափի են: Սա ապահովում է, որ հազարավոր միկրոփոշու մասնիկներ շարժվեն ներդաշնակորեն վաֆլիի մակերեսին՝ կիրառելով հավասարաչափ ճնշում՝ ստեղծելով անթերի մակերես, այլ ոչ թե փոսիկներով: Այս ճշգրտությունը նանոմետրական մակարդակում է:
Երրորդ, այն քիմիապես «ազնիվ» նյութ է: Չիպերի արտադրության մեջ օգտագործվում են քիմիական նյութերի լայն տեսականի, այդ թվում՝ թթվային և ալկալային միջավայրեր: Շագանակագույն հալեցված ալյումինի միկրոփոշին քիմիապես շատ կայուն է և հեշտությամբ չի արձագանքում փայլեցնող հեղուկի այլ բաղադրիչների հետ՝ կանխելով նոր խառնուրդների ներմուծումը: Այն նման է աշխատասեր, համեստ աշխատակցի՝ այնպիսի մարդու, որին ղեկավարները (ինժեներները) սիրում են:
Չորրորդ, դրա ձևաբանությունը կառավարելի է՝ առաջացնելով «հարթ» մասնիկներ: Առաջադեմ շագանակագույն հալեցված ալյումինի միկրոփոշին կարող է նույնիսկ կառավարել մասնիկների «ձևը» (կամ «մորֆոլոգիան»): Հատուկ գործընթացի միջոցով սուր եզրերով մասնիկները կարող են վերածվել գրեթե գնդաձև կամ բազմանիստ ձևերի: Այս «հարթ» մասնիկները արդյունավետորեն նվազեցնում են կտրման ընթացքում վաֆլիի մակերեսի վրա առաջացող «ակոսավոր» ազդեցությունը՝ զգալիորեն նվազեցնելով քերծվածքների ռիսկը:
III. Կիրառումը իրական աշխարհում. «Լուռ մրցավազք» CMP արտադրական գծում
CMP արտադրական գծում վաֆլիները ամուր ամրացվում են վակուումային պտուտակներով, մակերեսը դեպի ներքև, սեղմված պտտվող հղկող սկավառակի վրա: Շագանակագույն հալեցված ալյումինի միկրոփոշի պարունակող հղկող հեղուկը անընդհատ ցողվում է, ինչպես նուրբ մշուշ, հղկող սկավառակի և վաֆլիի միջև:
Այս պահին սկսվում է մանրադիտակային աշխարհում «ճշգրիտ մրցավազք»։ Միլիարդավոր շագանակագույն հալված ալյումինի միկրոփոշու մասնիկներ, ճնշման և պտույտի տակ, վայրկյանում կատարում են միլիոնավոր նանոմետր մակարդակի կտրվածքներ վաֆլիի մակերեսին։ Դրանք պետք է շարժվեն ներդաշնակորեն, ինչպես կարգապահ բանակ, սահուն առաջ շարժվելով, «հարթեցնելով» բարձր հատվածները և «դատարկ թողնելով» ցածր հատվածները։
Ամբողջ գործընթացը պետք է լինի գարնանային քամիի պես մեղմ, այլ ոչ թե կատաղի փոթորկի պես։ Չափազանց ուժը կարող է քերծվածքներ կամ միկրոճաքեր առաջացնել (կոչվում է «մակերեսի տակի վնաս»). անբավարար ուժը հանգեցնում է ցածր արդյունավետության և խաթարում է արտադրական գրաֆիկը։ Հետևաբար, շագանակագույն հալված ալյումինի միկրոփոշու կոնցենտրացիայի, մասնիկների չափի և ձևաբանության ճշգրիտ վերահսկողությունը ուղղակիորեն որոշում է չիպի վերջնական արդյունքը և կատարողականությունը։
Սիլիկոնային թիթեղների սկզբնական կոպիտ հղկումից մինչև յուրաքանչյուր մեկուսիչ շերտի (սիլիցիումի երկօքսիդ) հարթեցում և վերջապես՝ շղթաների միացման համար օգտագործվող վոլֆրամե խցանների և պղնձե լարերի հղկում, շագանակագույն հալեցված ալյումինի միկրոփոշին անփոխարինելի է գրեթե յուրաքանչյուր կարևոր հարթեցման փուլում: Այն թափանցում է չիպերի արտադրության ողջ գործընթացի մեջ՝ իսկապես «կուլիսներից դուրս հերոս»:
IV. Մարտահրավերներ և ապագա. լավագույնը չկա, միայն ավելի լավը
Իհարկե, այս ուղին վերջ չունի: Քանի որ չիպերի արտադրության գործընթացները 7 և 5 նմ-ից անցնում են 3 նմ և նույնիսկ ավելի փոքր չափերի, CMP գործընթացների պահանջները հասել են «ծայրահեղ» մակարդակի: Սա ավելի մեծ մարտահրավերներ է ստեղծում շագանակագույն հալեցված ալյումինի միկրոփոշու համար.
Ավելի նուրբ և ավելի միատարր՝Ապագայի միկրոփոշիներկարող է անհրաժեշտ լինել հասնել տասնյակ նանոմետրերի մասշտաբի, մասնիկների չափերի բաշխումը նույնքան միատարր լինի, կարծես լազերով մաղվեր։
Մաքրող միջոց. Մետաղական իոնային ցանկացած խառնուրդ մահացու է, ինչը հանգեցնում է մաքրության պահանջների ավելի ու ավելի բարձրացմանը։
Ֆունկցիոնալիզացիա. Արդյո՞ք ապագայում կհայտնվեն «ինտելեկտուալ միկրոփոշիներ»։ Օրինակ՝ հատուկ ձևափոխված մակերեսների միջոցով դրանք կարող են փոխել կտրման բնութագրերը որոշակի պայմաններում կամ հասնել ինքնասրման, ինքնյուղման կամ այլ գործառույթների։
Հետևաբար, չնայած ավանդական հղկող արդյունաբերության մեջ իր ծագմանը, շագանակագույն հալեցված ալյումինի միկրոփոշին հիանալի փոխակերպման է ենթարկվել, երբ մուտք է գործել կիսահաղորդիչների առաջատար ոլորտ: Այն այլևս «մուրճ» չէ, այլ «նանովիրաբուժական վիրաբուժական դանակ»: Մեր օգտագործած յուրաքանչյուր առաջադեմ էլեկտրոնային սարքի միջուկի չիպի կատարյալ հարթ մակերեսը իր գոյության շնորհիվ է պայմանավորված անթիվ փոքրիկ մասնիկներով:
Սա մանրադիտակային աշխարհում իրականացվող մի մեծ նախագիծ է, ևշագանակագույն հալված ալյումինի միկրոփոշիանկասկած լուռ, բայց անփոխարինելի գերարհեստավոր է այս նախագծում։