Dari semua proses yang terlibat dalam pembuatan sebuah chip, nasib akhir darikue waferakan dipotong menjadi cetakan tersendiri dan dikemas dalam kotak kecil tertutup dengan hanya beberapa pin yang terbuka. Chip tersebut akan dievaluasi berdasarkan nilai ambang batas, resistansi, arus, dan tegangannya, tetapi tidak ada yang akan mempertimbangkan penampilannya. Selama proses pembuatan, kami berulang kali memoles wafer untuk mencapai planarisasi yang diperlukan, terutama untuk setiap langkah fotolitografi. Itukue waferpermukaannya harus sangat rata karena, seiring dengan menyusutnya proses pembuatan chip, lensa mesin fotolitografi perlu mencapai resolusi skala nanometer dengan meningkatkan bukaan numerik (NA) lensa. Namun, hal ini sekaligus mengurangi kedalaman fokus (DoF). Kedalaman fokus mengacu pada kedalaman di mana sistem optik dapat mempertahankan fokus. Untuk memastikan bahwa gambar fotolitografi tetap jelas dan fokus, variasi permukaannyakue waferharus berada dalam kedalaman fokus.
Sederhananya, mesin fotolitografi mengorbankan kemampuan pemfokusan untuk meningkatkan presisi pencitraan. Misalnya, mesin fotolitografi EUV generasi baru memiliki bukaan numerik 0,55, namun kedalaman fokus vertikal hanya 45 nanometer, dengan rentang pencitraan optimal yang lebih kecil lagi selama fotolitografi. Jikakue wafertidak rata, ketebalannya tidak rata, atau permukaannya bergelombang, sehingga akan menimbulkan permasalahan pada saat fotolitografi pada titik tinggi dan rendah.
Fotolitografi bukan satu-satunya proses yang membutuhkan kelancarankue waferpermukaan. Banyak proses pembuatan chip lainnya juga memerlukan pemolesan wafer. Misalnya, setelah etsa basah, pemolesan diperlukan untuk menghaluskan permukaan kasar untuk pelapisan dan pengendapan selanjutnya. Setelah isolasi parit dangkal (STI), pemolesan diperlukan untuk menghaluskan kelebihan silikon dioksida dan menyelesaikan pengisian parit. Setelah pengendapan logam, pemolesan diperlukan untuk menghilangkan lapisan logam berlebih dan mencegah korsleting perangkat.
Oleh karena itu, kelahiran sebuah chip melibatkan banyak langkah pemolesan untuk mengurangi kekasaran wafer dan variasi permukaan serta untuk menghilangkan material berlebih dari permukaan. Selain itu, cacat permukaan yang disebabkan oleh berbagai masalah proses pada wafer sering kali baru terlihat setelah setiap langkah pemolesan. Oleh karena itu, para insinyur yang bertanggung jawab untuk memoles memikul tanggung jawab yang signifikan. Mereka adalah tokoh sentral dalam proses pembuatan chip dan sering kali disalahkan dalam rapat produksi. Mereka harus mahir dalam etsa basah dan hasil fisik, sebagai teknik pemolesan utama dalam pembuatan chip.
Apa saja metode pemolesan wafer?
Proses pemolesan dapat diklasifikasikan menjadi tiga kategori utama berdasarkan prinsip interaksi antara cairan pemoles dan permukaan wafer silikon:
1. Metode Pemolesan Mekanis:
Pemolesan mekanis menghilangkan tonjolan permukaan yang dipoles melalui pemotongan dan deformasi plastik untuk mencapai permukaan yang halus. Perkakas umum termasuk batu minyak, roda wol, dan amplas, yang sebagian besar dioperasikan dengan tangan. Bagian khusus, seperti permukaan benda yang berputar, dapat menggunakan meja putar dan alat bantu lainnya. Untuk permukaan dengan persyaratan kualitas tinggi, metode pemolesan super halus dapat digunakan. Pemolesan super halus menggunakan alat abrasif yang dibuat khusus, yang dalam cairan pemoles yang mengandung bahan abrasif, ditekan dengan kuat pada permukaan benda kerja dan diputar dengan kecepatan tinggi. Teknik ini dapat mencapai kekasaran permukaan Ra0,008μm, yang tertinggi di antara semua metode pemolesan. Cara ini biasa digunakan untuk cetakan lensa optik.
2. Metode Pemolesan Kimia:
Pemolesan kimiawi melibatkan pembubaran tonjolan mikro pada permukaan material secara istimewa dalam media kimia, sehingga menghasilkan permukaan yang halus. Keuntungan utama metode ini adalah tidak memerlukan peralatan yang rumit, kemampuan memoles benda kerja yang berbentuk rumit, dan kemampuan memoles banyak benda kerja secara bersamaan dengan efisiensi tinggi. Masalah inti pemolesan kimia adalah formulasi cairan pemoles. Kekasaran permukaan yang dicapai dengan pemolesan kimia biasanya beberapa puluh mikrometer.
3. Metode Pemolesan Mekanis Kimia (CMP):
Masing-masing dari dua metode pemolesan pertama memiliki keunggulan uniknya sendiri. Menggabungkan kedua metode ini dapat mencapai efek yang saling melengkapi dalam prosesnya. Pemolesan mekanis kimia menggabungkan gesekan mekanis dan proses korosi kimia. Selama CMP, reagen kimia dalam cairan pemoles mengoksidasi bahan substrat yang dipoles, membentuk lapisan oksida lunak. Lapisan oksida ini kemudian dihilangkan melalui gesekan mekanis. Mengulangi proses oksidasi dan penghilangan mekanis ini akan menghasilkan pemolesan yang efektif.
Tantangan dan Permasalahan Saat Ini dalam Pemolesan Mekanis Kimia (CMP):
CMP menghadapi beberapa tantangan dan permasalahan di bidang teknologi, ekonomi, dan kelestarian lingkungan:
1) Konsistensi Proses: Mencapai konsistensi yang tinggi dalam proses CMP masih merupakan tantangan. Bahkan dalam lini produksi yang sama, variasi kecil dalam parameter proses antara batch atau peralatan yang berbeda dapat mempengaruhi konsistensi produk akhir.
2) Kemampuan Beradaptasi terhadap Material Baru: Seiring dengan terus bermunculannya material baru, teknologi CMP harus beradaptasi dengan karakteristiknya. Beberapa material canggih mungkin tidak kompatibel dengan proses CMP tradisional, sehingga memerlukan pengembangan cairan pemoles dan bahan abrasif yang lebih mudah beradaptasi.
3) Efek Ukuran: Ketika dimensi perangkat semikonduktor terus menyusut, masalah yang disebabkan oleh efek ukuran menjadi lebih signifikan. Dimensi yang lebih kecil memerlukan kerataan permukaan yang lebih tinggi, sehingga memerlukan proses CMP yang lebih presisi.
4) Kontrol Laju Penghapusan Material: Dalam beberapa aplikasi, kontrol yang tepat terhadap laju penghilangan material untuk material yang berbeda sangatlah penting. Memastikan tingkat penghilangan yang konsisten di berbagai lapisan selama CMP sangat penting untuk pembuatan perangkat berkinerja tinggi.
5) Ramah Lingkungan: Cairan pemoles dan bahan abrasif yang digunakan dalam CMP mungkin mengandung komponen yang berbahaya bagi lingkungan. Penelitian dan pengembangan proses dan material CMP yang lebih ramah lingkungan dan berkelanjutan merupakan tantangan penting.
6) Kecerdasan dan Otomasi: Meskipun tingkat kecerdasan dan otomasi sistem CMP meningkat secara bertahap, sistem tersebut masih harus mengatasi lingkungan produksi yang kompleks dan bervariasi. Mencapai tingkat otomatisasi dan pemantauan cerdas yang lebih tinggi untuk meningkatkan efisiensi produksi merupakan tantangan yang perlu diatasi.
7) Pengendalian Biaya: CMP melibatkan biaya peralatan dan material yang tinggi. Produsen perlu meningkatkan kinerja proses sambil berupaya mengurangi biaya produksi untuk mempertahankan daya saing pasar.
Waktu posting: 05 Juni 2024