Yarimo'tkazgichlar sanoatida jigarrang eritilgan alyuminiy oksidi mikrokukunining aniq silliqlashdagi roli
Do'stlar, bugun biz ham oddiy, ham oddiy narsa haqida gaplashamiz...jigarrang eritilgan alyuminiy oksidi mikro kukuniSiz bu haqda eshitmagan bo'lishingiz mumkin, ammo telefoningiz va aqlli soatingizdagi eng muhim va nozik chiplar, ular ishlab chiqarilishidan oldin ham, u bilan shug'ullangan bo'lishi mumkin. Uni chipning "bosh kosmetologi" deb atash mubolag'a emas.
Uni brewelt toshi kabi qo'pol asbob deb tasavvur qilmang. Yarimo'tkazgichlar dunyosida u nanoskalpellardan foydalanadigan mikro-haykaltarosh kabi nozik rol o'ynaydi.
I. Chipning "yuzni haykaltaroshlik qilishi": Nima uchun silliqlash zarur?
Avvalo bir narsani tushunib olaylik: chiplar tekis yerda to'g'ridan-to'g'ri o'smaydi. Ular bino qurish kabi nihoyatda sof, yassi kremniy plastinka (biz uni "plastinka" deb ataymiz) ustiga qatlamma-qatlam "qurilgan". Bu "bino" o'nlab qavatlarga ega va har bir qavatdagi sxemalar inson sochining qalinligidan mingdan bir qismidan yupqaroq.
Muammo shundaki: yangi qavat qurayotganingizda, agar poydevor — oldingi qavatning yuzasi — biroz notekis bo'lsa, hatto atom kabi kichik chiqib turgan joy bo'lsa ham, bu butun binoning qiyshiq bo'lishiga, qisqa tutashuvga va chiplarni yaroqsiz holga keltirishi mumkin. Yo'qotishlar hazil emas.
Shuning uchun, har bir qavat qurib bitkazilgandan so'ng, biz puxta "tozalash" va "tekislash" ishlarini bajarishimiz kerak. Bu jarayonning o'ziga xos nomi bor: "Kimyoviy mexanik tekislash", qisqartirilgan holda CMP. Nomi murakkab tuyulsa-da, printsipni tushunish qiyin emas: bu kimyoviy korroziya va mexanik aşınmanın kombinatsiyasi.
Kimyoviy "zımba" olib tashlanadigan materialni yumshatish va zanglash uchun maxsus abraziv suyuqlikdan foydalanadi, bu esa uni yanada "yumshoq" qiladi.
Mexanik "musht" o'ynaydi -jigarrang korund mikro kukuniUning vazifasi kimyoviy jarayon orqali "yumshatilgan" materialni aniq va teng ravishda "qirqib olish" uchun fizik usullardan foydalanishdir.
Siz juda ko'p abraziv moddalar mavjud bo'lganligi sababli, nega aynan shuni tanlash kerak, deb so'rashingiz mumkin. Uning ajoyib xususiyatlari aynan shu yerda namoyon bo'ladi.
II. “Unchalik mikronlashtirilmagan mikronlangan kukun”: Jigarrang eritilgan alyuminiy oksidining noyob mahorati
Yarimo'tkazgichlar sanoatida ishlatiladigan jigarrang eritilgan alyuminiy oksidi mikronizatsiyalangan kukuni oddiy mahsulot emas. Bu sinchkovlik bilan tanlangan va takomillashtirilgan "maxsus kuchlar" bo'linmasi.
Birinchidan, bu yetarlicha qiyin, lekin beparvolik bilan emas.Jigarrang eritilgan alyuminiy oksidiQattiqligi olmosdan keyin ikkinchi o'rinda turadi, kremniy, kremniy dioksidi va volfram kabi keng tarqalgan ishlatiladigan chip materiallarini qayta ishlash uchun yetarli. Ammo asosiysi shundaki, uning qattiqligi "mustahkam" qattiqlikdir. Mo'rt va bosim ostida osongina sinadigan ba'zi qattiqroq materiallardan (masalan, olmos) farqli o'laroq, jigarrang eritilgan alyuminiy oksidi kesish kuchini ta'minlab, "buzuvchi element"ga aylanishdan qochib, o'zining yaxlitligini saqlaydi.
Ikkinchidan, uning tor zarracha o'lchami bir tekis kesishni ta'minlaydi. Bu eng muhim nuqta. Tasavvur qiling-a, qimmatbaho nefritni turli o'lchamdagi toshlar uyumi bilan sayqallashga harakat qiling. Kattaroq toshlar muqarrar ravishda chuqur chuqurlarni qoldiradi, kichikroqlari esa ishlash uchun juda kichik bo'lishi mumkin. CMP (Kimyoviy mexanik abrazivlash) jarayonlarida bu mutlaqo qabul qilinishi mumkin emas. Yarimo'tkazgichlarda ishlatiladigan jigarrang eritilgan alyuminiy oksidi mikrokukunining zarracha o'lchamlari juda tor taqsimotiga ega bo'lishi kerak. Bu deyarli barcha zarrachalar taxminan bir xil o'lchamda ekanligini anglatadi. Bu minglab mikrokukun zarrachalarining plastinka yuzasida bir tekis harakatlanishini va benuqson sirt hosil qilish uchun bir tekis bosim o'tkazishini ta'minlaydi, nuqsonli sirt emas. Bu aniqlik nanometr darajasida.
Uchinchidan, bu kimyoviy jihatdan "halol" agent. Chip ishlab chiqarishda kislotali va ishqoriy muhitlar kabi turli xil kimyoviy moddalar qo'llaniladi. Jigarrang eritilgan alyuminiy oksidi mikrokukunlari kimyoviy jihatdan juda barqaror va abraziv suyuqlikdagi boshqa komponentlar bilan osongina reaksiyaga kirishmaydi, bu esa yangi aralashmalarning paydo bo'lishining oldini oladi. Bu mehnatkash, kamtarin xodimga o'xshaydi - xo'jayinlar (muhandislar) sevadigan odam turi.
To'rtinchidan, uning morfologiyasi boshqarilishi mumkin, bu "silliq" zarrachalarni hosil qiladi. Murakkab jigarrang eritilgan alyuminiy oksidi mikrokukunlari hatto zarrachalarning "shakli"ni (yoki "morfologiyasini") ham boshqarishi mumkin. Maxsus jarayon orqali o'tkir qirralarga ega zarrachalar deyarli sharsimon yoki ko'p qirrali shakllarga aylantirilishi mumkin. Bu "silliq" zarrachalar kesish paytida plastinka yuzasiga "yiv ochish" ta'sirini samarali ravishda kamaytiradi va tirnalish xavfini sezilarli darajada kamaytiradi.
III. Haqiqiy hayotda qo'llanilishi: CMP ishlab chiqarish liniyasida "Jim poyga"
CMP ishlab chiqarish liniyasida plastinalar vakuum patronlari yordamida joyida mahkam ushlab turiladi, yuzasi pastga qaratib, aylanadigan abrazivlash yostig'iga bosiladi. Jigarrang eritilgan alyuminiy oksidi mikrokukunini o'z ichiga olgan abrazivlash suyuqligi abrazivlash yostig'i va plastina orasiga mayda tuman kabi doimiy ravishda purkaladi.
Shu nuqtada mikroskopik dunyoda "aniq poyga" boshlanadi. Milliardlab jigarrang eritilgan alyuminiy oksidi mikrokukun zarralari bosim va aylanish ostida plastinka yuzasida sekundiga millionlab nanometr darajasida kesishlarni amalga oshiradi. Ular intizomli armiya kabi bir ovozdan harakatlanib, yuqori joylarni "tekislab", past joylarni "bo'sh qoldirishlari" kerak.
Butun jarayon bahorgi shabada kabi yumshoq bo'lishi kerak, shiddatli bo'ron emas. Haddan tashqari kuch tirnalishi yoki mikro yoriqlar hosil qilishi mumkin ("yer osti shikastlanishi" deb ataladi); kuchning yetarli emasligi past samaradorlikka olib keladi va ishlab chiqarish jadvalini buzadi. Shuning uchun, jigarrang eritilgan alyuminiy oksidi mikrokukunining konsentratsiyasi, zarrachalar hajmi va morfologiyasi ustidan aniq nazorat chiplarning yakuniy hosildorligi va ishlashini bevosita belgilaydi.
Kremniy plitalarini dastlabki qo'pol abrazivlashdan tortib, har bir izolyatsiya qatlamini (kremniy dioksidi) tekislashgacha va nihoyat, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan volfram vilkalari va mis simlarini abrazivlashgacha, jigarrang eritilgan alyuminiy oksidi mikrokukunlari deyarli har bir muhim tekislash bosqichida ajralmas hisoblanadi. U butun chip ishlab chiqarish jarayoniga singib ketadi, chinakamiga "sahna ortidagi qahramon".
IV. Qiyinchiliklar va kelajak: Eng yaxshisi yo'q, faqat yaxshiroq bor
Albatta, bu yo'lning oxiri yo'q. Chip ishlab chiqarish jarayonlari 7 nm va 5 nm dan 3 nm va undan ham kichikroq o'lchamlarga o'tishi bilan CMP jarayonlariga qo'yiladigan talablar "ekstremal" darajaga yetdi. Bu jigarrang eritilgan alyuminiy oksidi mikrokukuni uchun yanada katta qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi:
Nozikroq va bir xilroq:Kelajakdagi mikro kukunlaro'nlab nanometr shkalasiga yetishi kerak bo'lishi mumkin, zarrachalar hajmi taqsimoti lazer bilan elangandek bir xil bo'ladi.
Tozalovchi: Har qanday metall ion aralashmalari halokatli bo'lib, bu esa tobora yuqori tozalik talablariga olib keladi.
Funksionalizatsiya: Kelajakda "aqlli mikroporodlar" paydo bo'ladimi? Masalan, maxsus o'zgartirilgan sirtlar bilan ular ma'lum sharoitlarda kesish xususiyatlarini o'zgartirishi yoki o'z-o'zini charxlash, o'z-o'zini moylash yoki boshqa funktsiyalarga erishishi mumkinmi?
Shuning uchun, an'anaviy abraziv sanoatidan kelib chiqqaniga qaramay, jigarrang eritilgan alyuminiy oksidi mikrokukun yarimo'tkazgichlarning ilg'or sohasiga kirgandan so'ng ajoyib o'zgarishlarga uchradi. U endi "bolg'a" emas, balki "nanosurgik skalpel". Biz foydalanadigan har bir ilg'or elektron qurilmadagi yadro chipining mukammal silliq yuzasi son-sanoqsiz mayda zarrachalar tufayli mavjud bo'lgan.
Bu mikroskopik dunyoda amalga oshirilgan ulkan loyiha vajigarrang eritilgan alyuminiy oksidi mikro kukunishubhasiz, bu loyihada jim, ammo ajralmas super hunarmand.