Nima uchun yarimo'tkazgichlar ishlab chiqarishda sirtni tekislash juda muhim
Yarimo'tkazgichlar ishlab chiqarishning murakkab dunyosida, tranzistorlar atomlarda o'lchanadi va kontaktlarning zanglashiga olib yorug'lik bilan chiziladi, bitta asosiy jarayon butun harakatni asoslaydi: sirt planarizatsiyasi. Ko'pincha sahna ortida ishlaydi, u Mur qonunining jimjimador bo'lib, kichikroq, tezroq va kuchliroq chiplarga tinimsiz harakat qiladi. Samarali planarizatsiyasiz zamonaviy mikroelektronika biz bilganimizdek, imkonsiz bo'lar edi.
Muammo: Topografik dahshatli tush
Integral mikrosxemani (IC) qurish jarayoni bir tekis emas. Bu oʻzaro bogʻlanishlar uchun metall qatlamlarini joylashtirish, kremniy dioksidi kabi izolyatsion materiallar va fotolit fotolitografiya yordamida naqshlash funksiyalari uchun bir qator qoʻshimcha va ayirish bosqichlaridir. Har bir yotqizish va qirqish tsikli asta-sekin notekis sirt topografiyasini yaratadi.
Ko'p qavatli shahar manzarasini-yaraganingizni tasavvur qiling. Birinchi tuzilmalarni (tranzistorlar) qurganingizdan so'ng, siz ularni izolyatsiya qilish uchun poydevor quyasiz (dielektrik qatlam). Bu yangi sirt endi tepalik bo'lib, ostidagi shakllarni aks ettiradi. To'g'ridan-to'g'ri bu tepaliklarda yangi, nozik tuzilmalar to'plamini qurishga urinish halokatli bo'lar edi. Xuddi shu narsa chip ishlab chiqarish uchun ham amal qiladi.
Ushbu notekislik uchta asosiy muammoni keltirib chiqaradi:
1. Litografiyada fokus chuqurligi (DoF) cheklovlari:Fotolitografiya, sxema naqshlarini gofretga "chop etish" jarayoni juda tekis sirtni talab qiladi. Amaldagi yorug'lik nihoyatda sayoz fokus chuqurligiga ega. Agar sirt sezilarli o'zgarishlarga ega bo'lsa, ba'zi joylar diqqat markazida bo'ladi, boshqalari esa loyqa bo'lib, noto'g'ri shakllangan yoki singan kontaktlarning zanglashiga olib keladi. Xususiyat o'lchamlari nanometrgacha qisqarganligi sababli, bu bardoshlik deyarli nolga aylanadi.
2. Metallizatsiyadagi bosqichlarni qoplash muammolari:Keyingi qatlamlarni, ayniqsa, o'zaro bog'lanishlar uchun metallni yotqizishda qo'pol sirt muammolarni keltirib chiqaradi. Tik zinapoyada to'plangan metall burchaklarda juda nozik bo'lib, elektromigratsiyaga va oxir-oqibat kontaktlarning zanglashiga olib kelishi mumkin bo'lgan zaif nuqta hosil qilishi mumkin. Yomon qadam qoplamasi ham bo'shliqlarga olib kelishi mumkin, bu esa elektr aloqasini butunlay buzishi mumkin.
3. O'zaro bog'lanishning murakkabligini oshirish:Zamonaviy chiplar 15 dan ortiq qatlamli metall ulanishga ega bo'lishi mumkin. Keyingi qatlamni qo'shishdan oldin har bir qatlamni tekislamasdan, yig'ilgan topografiya boshqarib bo'lmaydigan darajada ekstremal bo'lib qoladi, bu esa yuqori qatlamlarni aniq ishlab chiqarishni imkonsiz qiladi.
Yechim: Kimyoviy mexanik jilo (CMP)
Ushbu muammoga sanoatning javobi - Kimyoviy mexanik polishing/planarizatsiya (CMP). CMP gibrid va gibrid texnika bo'lib, u butun gofret yuzasini tekislash-uchun global planarizatsiyaga erishish uchun kimyoviy qirqish va mexanik ishqalanishni birlashtiradi.
Kimyoviy ta'sir:Gofretga oksidlovchi oksidlovchi kabi kimyoviy moddalarni o'z ichiga olgan atala qo'llaniladi. Bu materialning yuqori qatlamini yumshatadi yoki o'zgartiradi (masalan, misni yumshoqroq oksidga aylantirish).
Mexanik harakat:So'ngra silliqlash pardasi yumshatilgan materialni mexanik ravishda siqib chiqaradi va uni supurib tashlaydi. Yostiqchaning bosimi yuqori va past nuqtalarda bir xil olib tashlash tezligini ta'minlash uchun ehtiyotkorlik bilan nazorat qilinadi va natijada mukammal tekis, oynaga o'xshash-parchalanishga olib keladi.
CMP yagona jarayon emas, balki turli materiallarga tanlab qo'llaniladi:
STI CMP:Sayoz Xandaq izolyatsiya oksidlarini planarizatsiya qilish orqali tranzistorlarni izolyatsiya qilish.
ILD CMP:Qatlamlar orasidagi dielektrik (izolyatsion)-qatlamlarni tekislash uchun.
Volfram CMP:Qatlamlar orasidagi vertikal kontaktlarni hosil qiluvchi "vilkalar" dan ortiqcha volframni olib tashlash uchun.
Mis CMP:Damashq jarayonida qo'llaniladigan zamonaviy interkonnekt texnologiyasining asosi bo'lib, u o'rnatilgan mis simlarni yaratish uchun ishlatiladi.
Samarali samarali planarizatsiyaning tanqidiy ta'siri
Samarali planarizatsiya shunchaki qulaylik emas; bu ilg'or yarimo'tkazgich tugunlari uchun asosiy talabdir.
1. Koʻp darajali{0}}oʻzaro ulanishlarni yoqish:CMP o'nlab metall simli qatlamlarni yig'ish imkonini beradi, bu esa bugungi milliard{1}}tranzistor protsessorlari va xotira chiplarida zarur bo'lgan murakkab, uch o'lchovli marshrutlash imkonini beradi.
2. Hosildorlik va ishonchlilikni oshirish:Topologik nuqsonlarni bartaraf etish orqali CMP qisqa tutashuvlarni, ochiq ulanishlarni va boshqa nosozlik mexanizmlarini keskin kamaytiradi. Yassi sirt to'g'ridan-to'g'ri yuqori ishlab chiqarish rentabelligi va ishonchli yakuniy mahsulotga aylanadi.
3. Qurilmani o'lchashni osonlashtirish:Kichikroq tranzistor texnologiyasining har bir keyingi avlodi Extreme Ultraviolet (EUV) kabi tobora aniqroq litografiyaga bog'liq. Ushbu tizimlar yanada qattiqroq DoF cheklovlariga ega bo'lib, CMP tomonidan taqdim etilgan benuqson tekislikni mutlaqo muzokara qilib bo'lmaydi-.
4. Elektr samaradorligini oshirish:Yumshoqroq sirt o'zaro ulanishlarda signal kechikishini (RC kechikishini) kamaytiradi va oqim oqishini minimallashtiradi, bu esa tezroq almashtirish tezligiga va quvvat sarfini kamaytirishga yordam beradi.
Xulosa
Ko'pincha litografiya yoki tranzistor dizaynidagi yutuqlar soyasida qolsa-da, CMP orqali sirtni tekislash yarimo'tkazgich ishlab chiqarishdagi eng muhim va takrorlanadigan jarayonlardan biri bo'lib qolmoqda. Bu ishlab chiqarish jarayonida yaratilgan murakkab topografiyani tozalash, mikroskopik mo''jizalarning keyingi qatlamini qurish mumkin bo'lgan toza, tekis tuvalni ta'minlaydigan muhim qadamdir. Biz angstrom{2}}miqyosidagi masshtablash va 3D chip arxitekturasi davriga borgan sari ilg‘or planarizatsiya usullarining roli tobora ortib boradi va zamonaviy dunyomizni belgilab beruvchi texnologik taraqqiyotni qo‘llab-quvvatlashda davom etadi.
