В отрасли производства полупроводников плоскостность подложки пластины является критически важным параметром. Без идеальной плоскостности последующие процессы, такие как литография, осаждение тонких пленок, химико-механическая полировка (ХМП) и склеивание, могут пострадать с точки зрения выхода годных, однородности и надежности. В этой статье рассматривается значение плоскостности пластины, ее ключевые показатели, почему она важна для современных технологических процессов, что происходит при нарушении плоскостности и как ведущие поставщики решают эту проблему. Мы также кратко расскажем о том, как такой поставщик, как Plutosemi Co., Ltd., предлагает решения в этой области.

что такое плоскостность пластины?

Плоскостность пластины определяет, насколько равномерно плоской и свободной от деформаций является поверхность (и толщина) полупроводниковой пластины относительно идеальной опорной плоскости. Для количественной оценки плоскостности используется несколько взаимосвязанных показателей:

По мере уменьшения размеров элементов и развития узлов процесса допуск на отклонения плоскостности существенно ужесточается.

почему плоскостность важна в производстве

точность литографии и шаблонизации

Во время литографического экспонирования шаблонов на фоторезист инструмент полагается на точную фокусировку по всей пластине. Если пластина деформирована или изогнута, части поверхности пластины будут не в фокусе, что приведет к изменению размеров элементов, ошибке наложения или потере разрешения. Кроме того, современные литографические инструменты имеют чрезвычайно малую глубину фокусировки, что делает даже незначительные отклонения поверхности значительными.

осаждение тонких пленок и однородность ХМП

Процессы осаждения пленок, такие как химическое осаждение из газовой фазы (ХОГФ), атомно-слоевое осаждение (АСО) или металлизация, предполагают относительно однородную поверхность подложки. Изменения плоскостности приводят к неравномерной толщине пленки, изменению высоты ступенек и могут повлиять на производительность устройства. Процессы ХГП, в частности, требуют плоской исходной поверхности для равномерной полировки и планаризации.

склеивание, упаковка и укладка

В современных технологиях корпусирования, соединения пластин, 3D-интеграции и корпусирования на уровне пластин требуются исключительно плоские подложки для обеспечения хорошего контакта, совмещения столбиков или шариков припоя и надежного рассеивания тепла. Отклонения приводят к появлению зазоров, пустот или несоосности.

доходность, надежность и стоимость

Неплоские пластины более подвержены дефектам, несоосности и вариативности обработки. Это приводит к снижению выхода годных, увеличению отходов, увеличению объема переделок и, в конечном счете, к повышению стоимости владения. Например, сообщается, что сверхплоские пластины повышают выход годных и снижают стоимость за счет уменьшения количества дефектных устройств.

типичные характеристики плоскостности и тенденции

По мере увеличения размеров узлов устройств и пластин требования к ним ужесточаются. Например, в недавнем исследовании пластин из кремния и карбида кремния:

• допустимое коробление для 8-дюймовых кремниевых пластин обычно составляло менее 20 мкм, для 6-дюймовых — около 10 мкм.

• Однако современные двухполированные пластины часто достигают отклонений плоскостности в пределах ±1 мкм.

Эти значения иллюстрируют, как плоскостность пластины изменилась с десятков микрометров до субмикронных режимов в зависимости от требований литографии, соединения и корпусирования.

что происходит, когда нарушается плоскостность?

Если не контролировать плоскостопие должным образом, возникает несколько рисков:

• изменение фокусировки в фотолитографии, приводящее к изменению ширины линий или дефектам узора.

• несовмещение наложений между слоями из-за деформации или коробления пластины.

• неравномерное осаждение, напряжение пленки или изменение травления из-за локальной толщины или наклона поверхности.

• плохое сцепление между пластинами или кристаллами при укладке в пакеты, приводящее к образованию пустот или расслоению.

• увеличение отходов или переделок, снижение общего выхода годных изделий и более высокая стоимость одного годного устройства.

резюме:

как поставщики удовлетворяют требованиям плоскостности

Для решения проблем плоскостности производители подложек пластин применяют несколько технологий и средств контроля:

• прецизионная нарезка и полировка кристаллической були для минимизации первоначального изменения толщины.

• углубленную полировку и химико-механическую полировку (ХМП) для выравнивания поверхности и удаления подповерхностных повреждений.

• компенсация термических и механических напряжений (например, шлифовка обратной стороны, контроль кромок) для уменьшения прогиба и коробления.

• метрологические системы, такие как интерферометрия, лазерное сканирование или емкостные датчики для измерения ttv, прогиба, коробления и ровности площадки.

• Оборудование и конструкция процесса оптимизированы для больших диаметров пластин, более тонких подложек и современных материалов (например, SIC, GAN).

• способность поставщика удовлетворять требованиям заказчика по диаметру пластины, ее ориентации, полировке, параметрам плоскостности и упаковке.

выбор правильного поставщика пластин

При выборе поставщика пластин для подложек с высокой плоскостностью необходимо учитывать следующие ключевые факторы:

• Спецификация поставщика по плоскостности и данные контроля процесса (ttv, изгиб, коробление, плоскостность на месте)

• предлагаемые типы материалов (кремний, soi, sic, gan, стекло или керамика)

• качество полировки поверхности, однородность толщины и контроль повреждений подложки

• сертификация, отчеты об инспекциях, прослеживаемость и система управления качеством

• упаковка и обработка для сохранения целостности плоскостности до использования

• способность удовлетворять индивидуальные потребности, такие как сверхтонкие пластины, полировка обратной стороны или специальные диаметры подложек

Пример: компания Plutosemi Co., Ltd. предлагает сверхтонкие и сверхплоские кремниевые пластины, а также комплексные услуги и индивидуальные решения. Согласно информации на их сайте, они производят высокоточные пластины и подложки, отвечающие высоким требованиям к плоскостности и полировке.

краткое содержание

Плоскостность полупроводниковых пластин — это не просто производственный нюанс, это основополагающая характеристика, которая напрямую влияет на литографию, однородность процесса, надежность соединения, выход годных изделий и стоимость. По мере уменьшения размеров устройств и усложнения упаковки требования к плоскостности существенно ужесточаются. Поставщики, способные поставлять сверхплоские подложки, позволяют производителям поддерживать высокую производительность, высокий выход годных изделий и конкурентоспособную структуру затрат.

для тех, кто занимается поиском подложек, важно убедиться, что такие показатели плоскостности, как ttv, прогиб, коробление и локальная плоскостность, четко определены и контролируются. сотрудничество с опытным поставщиком, таким как Plutosemi, который демонстрирует возможности производства сверхплоских пластин, может внести значительный вклад в успех последующего производства устройств.