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中国第三代半导体领域在技术基层的磨抛工艺是如何突破自身障碍并实现技术领先?

作者:特思迪    时间:2023-08-31    阅读量:892

全球半导体产业各个赛道高强度竞争下,每道工艺的技术都在不断提高,那么芯片的磨抛技术又存在哪些技术难题?


在这之前,首先我们要明白第三代半导体在磨抛时的工艺原理是怎样的


晶圆抛光是一种常用的半导体加工技术,其原理主要是通过机械化学作用去除晶圆表面的不平整和污染物,使其达到高质量的光滑度。


晶圆抛光的过程通常包括三个主要步骤:机械研磨、化学机械抛光和清洗。


首先,通过机械研磨,使用特殊的研磨材料(如氧化铝)和研磨液体,在机械力的作用下,将晶圆表面的凸起部分磨平。这个步骤能够去除晶圆表面的粗糙度和微小的凹陷。


接下来是化学机械抛光,这是晶圆抛光的关键步骤。在这个过程中,晶圆被放置在抛光盘上,与抛光液体和抛光垫接触。抛光液体通常包含有机酸、氧化剂和缓冲剂等成分,能够溶解晶圆表面的氧化层和其他污染物。同时,抛光垫在机械力的作用下,不断改变晶圆与抛光液体之间的接触面积,以保证均匀的抛光效果。


最后,晶圆经过抛光后需要进行清洗,以去除抛光液体和残留的污染物。清洗液体通常是一种弱碱性溶液,能够有效去除抛光液体和其他残留物,同时保护晶圆表面不被再次污染。


晶圆抛光是半导体制造过程中非常重要且复杂的一步。它旨在通过去除晶圆表面的杂质和缺陷,使其达到所需的光滑度和平坦度。晶圆抛光的复杂性主要体现在以下几个方面。


首先,晶圆抛光需要考虑材料的选择和处理。不同的半导体材料具有不同的物理和化学特性,因此需要针对不同的晶圆材料选择合适的抛光材料和工艺参数。这包括选择适当的抛光液、研磨颗粒和抛光盘,以及控制研磨速度和压力等因素。


其次,晶圆抛光需要考虑表面平坦度和光洁度的要求。在半导体制造中,晶圆表面的平坦度和光洁度对器件的性能和可靠性有着重要影响。因此,在抛光过程中需要采取一系列的控制措施,如控制抛光时间和速度、使用适当的研磨颗粒和抛光盘、加强表面清洁等,以确保达到所需的表面质量要求。


第三,晶圆抛光还需要考虑对晶圆的损伤和残留应力的控制。由于抛光过程中会施加力和热量,容易引起晶圆的损伤和残留应力。这可能导致晶圆的机械强度和电学性能下降。因此,在抛光过程中需要严格控制抛光参数,如压力、温度和时间等,以减小对晶圆的损伤和残留应力。


最后,晶圆抛光的复杂性还体现在对工艺的稳定性和一致性的要求上。由于晶圆抛光是一个批量处理的过程,要求每个晶圆都能够达到相同的抛光效果。因此,需要建立合理的工艺流程和严格的质量控制体系,以确保抛光的稳定性和一致性。


综上所述,晶圆抛光作为半导体制造过程中不可或缺的一步,其复杂性体现在材料选择与处理、表面质量要求、损伤与残留应力的控制以及工艺稳定性与一致性等方面。通过科学合理地设计和控制抛光工艺,可以获得高质量的晶圆表面,从而提高半导体器件的性能和可靠性。



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