CMP, to je Chemical Mechanical Polishing, kemično mehansko poliranje.
CMPPAD, to je Chemical Mechanical Polishing Pad, kemično mehanska polirna blazinica.
1. Osnovna načela CMP
Makroskopsko gledano je osnovno načelo CMP: vrteča se polirana rezina je pritisnjena na elastično polirno blazinico CMP blazinice, ki se vrti v isti smeri, polirna gošča pa neprekinjeno teče med rezino in osnovno ploščo. Zgornji in spodnji disk delujeta vzvratno pri visoki hitrosti, reakcijski produkt na površini polirane rezine pa se nenehno odlušči, doda se nova polirna gošča in reakcijski produkt se odvzame s polirno brozgo. Novo izpostavljena ploskev rezine je ponovno podvržena kemični reakciji, produkt pa se nato odlušči in kroži naprej in nazaj ter tvori ultra-fino površino pod skupnim delovanjem podlage, abrazivnih delcev in kemičnega reakcijskega sredstva.
2. Uporaba CMP
Koncept tehnologije CMP je prvič predlagal Monsanto leta 1965. Ta tehnologija je bila prvotno uporabljena za pridobivanje visoko{1}}kakovostnih steklenih površin, kot so vojaški teleskopi. Leta 1988 je IBM začel uporabljati tehnologijo CMP za proizvodnjo 4M DRAM-a in odkar je IBM leta 1991 uspešno uporabil CMP za proizvodnjo 64M DRAM-a, se je tehnologija CMP hitro razvila po vsem svetu. Za razliko od tradicionalnih čisto mehanskih ali popolnoma kemične metode poliranja, CMP uporablja kombinacijo kemičnih in mehanskih učinkov, da se izogne poškodbam površine, ki jih povzroči preprosto mehansko poliranje, in pomanjkljivostim, kot so počasna hitrost poliranja, slaba ravnost površine in konsistenca poliranja, ki jih zlahka povzroči preprosto kemično poliranje. Uporablja načelo "mehkega brušenja in trdega" pri obrabi, kar pomeni, da se za poliranje uporabljajo mehkejši materiali, da se doseže visoko-kakovostno poliranje površine. Pod določenim pritiskom in prisotnostjo poliranja gošče, se poliran obdelovanec premakne glede na polirno blazinico. Z organsko kombinacijo med brusilnim učinkom nano-delcev in jedkim učinkom oksidanta se na površini poliranega obdelovanca oblikuje gladka površina. Najbolj razširjena uporaba tehnologije CMP je poliranje silicijevih rezin matričnih materialov v integriranih vezjih (IC) in ultra-velikih-integriranih vezjih (ULSI). Na splošno je mednarodno verjel, da je treba, ko je značilna velikost naprave pod 0,35 µm, izvesti globalno planarizacijo, da se zagotovi natančnost in ločljivost prenosa litografske slike, CMP pa je trenutno skoraj edina tehnologija, ki lahko zagotovi globalno planarizacijo, obseg njene uporabe pa se širi iz dneva v dan.
Trenutno se je tehnologija CMP razvila v tehnologijo CMP s strojem za kemično mehansko poliranje kot glavnim telesom, ki vključuje spletno zaznavanje, zaznavanje končne-točke, čiščenje in druge tehnologije. Je produkt razvoja integriranih vezij za postopke mikro-prečiščevanja, večplastnosti, redčenja in sploščenja. Hkrati je tudi potrebna procesna tehnologija za prehod rezin iz 200 mm na 300 mm in celo večje premere, da se poveča produktivnost, zmanjšajo proizvodni stroški in globalno izravna substrat.
3. Tehnična oprema in potrošni material CMP
CMP, to je kemično mehansko poliranje, kemično mehansko poliranje. Oprema in potrošni material, ki se uporablja v tehnologiji CMP, vključuje: polirni stroj, polirno brozgo, polirno blazino CMP pad, post-opremo za čiščenje CMP, opremo za zaznavanje končne točke poliranja in opremo za nadzor postopka, opremo za obdelavo odpadkov in testiranje itd. Stroj za poliranje, polirna brozga in polirna blazina CMPPAD so trije ključni elementi procesa CMP ter njihova zmogljivost in medsebojna ujemanje določa stopnjo ravnosti površine, ki jo lahko doseže CMP. Med njimi sta potrošni material polirna brozga in polirna blazinica CMPPAD.
Četrtič, glavne težave v procesu CMP
Končni cilj raziskav polirne brozge je najti najboljšo kombinacijo kemičnih in mehanskih učinkov, tako da je mogoče dobiti polirno brozgo z visoko stopnjo odstranitve, dobro ravnostjo, dobro enotnostjo debeline filma in visoko selektivnostjo. Poleg tega je treba upoštevati vprašanja, kot so enostavnost čiščenja, korozija opreme, stroški odstranjevanja odpadkov in varnost.
Zmanjševanje napak je večna tema v procesu CMP in celo v celotni proizvodnji čipov. Industrija polprevodnikov ima tudi ustrezna "neizgovorjena pravila" za postopek CMP, to je, da mora biti materialna izguba naprave po postopku CMP manjša od 10 % debeline celotne naprave. Z drugimi besedami, gnojevka ne sme samo učinkovito odstraniti materiala, temveč mora biti sposobna tudi natančno nadzorovati stopnjo odstranitve in končno Ker se značilna velikost naprave še naprej zmanjšuje, postaja vpliv napak na nadzor procesa in končni izkoristek vse bolj očiten. Velikost usodnih napak zahteva vsaj 50 % velikosti naprave.
V. Razvojne možnosti CMP
Tretja-generacija širokopasovnega polprevodniškega materiala, ki ga predstavlja galijev nitrid (GaN), se je v zadnjih letih hitro razvila. Polprevodniški materiali na osnovi galijevega nitrida (GaN)-imajo značilnosti visokega svetlobnega izkoristka, dobre toplotne prevodnosti, visoke temperaturne odpornosti, odpornosti proti sevanju, visoke trdnosti in trdote ter jih je mogoče izdelati v visoko{3}}učinkovite modre in zelene svetlobne-diode ter laserske diode (znane tudi kot laserji). Vendar materiali galijevega nitrida (GaN) ne morejo sami rasti monokristalov, in jih je treba gojiti na materialu substrata, podobnem njihovi strukturi. Trenutno je mednarodno priznan material substrata safirni kristal. Z rastjo tržnega povpraševanja po materialih iz galijevega nitrida (GaN) bo hitro raslo tudi povpraševanje po safirju.