Qəhvəyi əridilmiş alüminium oksid mikrotozunun yarımkeçiricilər sənayesində dəqiq üyütmə rolu
Dostlar, bu gün həm sərt, həm də sadə bir şey haqqında danışacağıq...qəhvəyi əridilmiş alüminium oksidi mikro tozu... Bunu eşitməmiş ola bilərsiniz, amma telefonunuzdakı və ağıllı saatınızdakı ən vacib və həssas çiplər, istehsal olunmazdan əvvəl, çox güman ki, bununla məşğul olublar. Onu çipin "baş kosmetoloqu" adlandırmaq mübaliğə deyil.
Bunu brewstone kimi kobud bir alət kimi təsəvvür etməyin. Yarımkeçiricilər dünyasında o, nanoskalpellərdən istifadə edən mikroheykəltəraş qədər incə bir rol oynayır.
I. Çipin “Üz Heykəltəraşlığı”: Niyə üyütmə vacibdir?
Əvvəlcə bir şeyi başa düşək: yonqarlar birbaşa düz torpaqda bitmir. Onlar son dərəcə təmiz, düz silikon lövhənin (bizim "lövhə" adlandırdığımız şey) üzərində təbəqə-təbəqə "tikilir", sanki bina tikmək kimi. Bu "binanın" onlarla mərtəbəsi var və hər mərtəbədəki dövrə insan saçının qalınlığının mində birindən daha nazikdir.
Problem budur: yeni bir mərtəbə tikərkən, əgər təməl - əvvəlki mərtəbənin səthi - hətta atom qədər kiçik bir çıxıntı ilə belə bir qədər qeyri-bərabərdirsə, bu, bütün binanın əyriliyinə, qısaqapanmasına və çiplərin istifadəyə yararsız hala düşməsinə səbəb ola bilər. İtkilər zarafat deyil.
Buna görə də, hər mərtəbə tamamlandıqdan sonra hərtərəfli "təmizləmə" və "düzləşdirmə" aparmalıyıq. Bu prosesin özünəməxsus adı var: "Kimyəvi Mexaniki Düzləşdirmə", qısaca CMP kimi tərcümə olunur. Adı mürəkkəb səslənsə də, prinsipi anlamaq çətin deyil: bu, kimyəvi korroziya və mexaniki aşınmanın birləşməsidir.
Kimyəvi "zərb" çıxarılacaq materialı yumşaltmaq və korroziyaya uğratmaq üçün xüsusi cilalama mayesindən istifadə edir və onu daha "yumşaq" edir.
Mexaniki "yumruq" işə düşür—qəhvəyi korund mikro tozuOnun vəzifəsi kimyəvi proseslə "yumşaldılmış" materialı dəqiq və bərabər şəkildə "qaşımaq" üçün fiziki metodlardan istifadə etməkdir.
Bu qədər çox aşındırıcı maddə mövcud olduğu halda, niyə məhz bu maddənin istifadə olunduğunu soruşa bilərsiniz. Onun müstəsna keyfiyyətləri də məhz burada özünü göstərir.
II. “O qədər də mikronlaşdırılmamış mikronlaşdırılmış toz”: Qəhvəyi əridilmiş alüminium oksidinin unikal bacarığı
Yarımkeçiricilər sənayesində istifadə edilən qəhvəyi əridilmiş alüminium oksidi mikronlaşdırılmış toz adi bir məhsul deyil. Bu, diqqətlə seçilmiş və təkmilləşdirilmiş "xüsusi qüvvələr" bölməsidir.
Birincisi, bu kifayət qədər çətindir, amma ehtiyatsızlıqla deyil.Qəhvəyi əridilmiş alüminiumSərtliyi almazdan sonra ikinci yerdədir və silikon, silikon dioksid və volfram kimi geniş istifadə olunan yonqar materiallarının öhdəsindən gəlmək üçün kifayətdir. Lakin əsas məsələ onun sərtliyinin "möhkəm" olmasıdır. Kövrək və təzyiq altında asanlıqla qırılan bəzi daha sərt materiallardan (məsələn, almaz) fərqli olaraq, qəhvəyi əridilmiş alüminium oksidi kəsmə qüvvəsini təmin edərkən bütövlüyünü qoruyur və "dağıdıcı element"ə çevrilmənin qarşısını alır.
İkincisi, onun dar hissəcik ölçüsü bərabər kəsməni təmin edir. Bu, ən vacib məqamdır. Təsəvvür edin ki, müxtəlif ölçülü daş yığını ilə qiymətli bir jade cilalamağa çalışırsınız. Daha böyük daşlar qaçılmaz olaraq dərin çuxurlar buraxacaq, kiçik daşlar isə üzərində işləmək üçün çox kiçik ola bilər. CMP (Kimyəvi Mexaniki Cilalama) proseslərində bu, tamamilə qəbuledilməzdir. Yarımkeçiricilərdə istifadə olunan qəhvəyi əridilmiş alüminium oksidi mikrotozu olduqca dar hissəcik ölçüsü paylanmasına malik olmalıdır. Bu o deməkdir ki, demək olar ki, bütün hissəciklər təxminən eyni ölçüdədir. Bu, minlərlə mikrotoz hissəciyinin lövhə səthində vahid şəkildə hərəkət etməsini və qüsursuz bir səth yaratmaq üçün bərabər təzyiq tətbiq etməsini təmin edir, işarələnmiş bir səth deyil. Bu dəqiqlik nanometr səviyyəsindədir.
Üçüncüsü, kimyəvi cəhətdən "dürüst" bir vasitədir. Çip istehsalında turşu və qələvi mühitlər də daxil olmaqla, müxtəlif kimyəvi maddələrdən istifadə olunur. Qəhvəyi əridilmiş alüminium oksidi mikrotozu kimyəvi cəhətdən çox sabitdir və cilalama mayesindəki digər komponentlərlə asanlıqla reaksiyaya girmir və yeni çirklərin daxil olmasının qarşısını alır. Bu, çalışqan, təvazökar bir işçi kimidir - müdirlərin (mühəndislərin) sevdiyi insan növü.
Dördüncüsü, onun morfologiyası idarə oluna biləndir və "hamar" hissəciklər əmələ gətirir. Qabaqcıl qəhvəyi əridilmiş alüminium oksidi mikrotozu hətta hissəciklərin "formasını" (və ya "morfologiyasını") idarə edə bilər. Xüsusi bir proses vasitəsilə iti kənarları olan hissəciklər sferik və ya çoxhücrəli formalara çevrilə bilər. Bu "hamar" hissəciklər kəsmə zamanı lövhə səthində "yiv açma" təsirini effektiv şəkildə azaldır və cızıq riskini əhəmiyyətli dərəcədə azaldır.
III. Real həyatda tətbiq: CMP İstehsal Xəttində “Səssiz Yarış”
CMP istehsal xəttində lövhələr vakuum patronları ilə yerində möhkəm şəkildə saxlanılır, səthi aşağıya doğru aşağıya doğru fırlanan cilalama yastığına basılır. Qəhvəyi əridilmiş alüminium oksidi mikrotozu olan cilalama mayesi cilalama yastığı ilə lövhənin arasına incə bir duman kimi davamlı olaraq püskürtülür.
Bu nöqtədə mikroskopik dünyada "dəqiq yarış" başlayır. Milyardlarla qəhvəyi əridilmiş alüminium oksidi mikrotoz hissəcikləri təzyiq və fırlanma altında lövhə səthində saniyədə milyonlarla nanometr səviyyəli kəsiklər həyata keçirir. Onlar intizamlı bir ordu kimi vahid şəkildə hərəkət etməli, yüksək sahələri "düzləşdirib", aşağı sahələri "boş qoymalıdırlar".
Bütün proses qəzəbli fırtına kimi deyil, yaz mehi kimi mülayim olmalıdır. Həddindən artıq qüvvə cızıla və ya mikro çatlar yarada bilər ("səthaltı zədələnmə" adlanır); qeyri-kafi qüvvə aşağı səmərəliliyə gətirib çıxarır və istehsal cədvəllərini pozur. Buna görə də, qəhvəyi əridilmiş alüminium oksidi mikrotozunun konsentrasiyası, hissəcik ölçüsü və morfologiyası üzərində dəqiq nəzarət son çip məhsuldarlığını və performansını birbaşa müəyyən edir.
Silikon lövhələrin ilkin kobud cilalanmasından tutmuş hər bir izolyasiya təbəqəsinin (silikon dioksid) müstəviləşməsinə və nəhayət, dövrələri birləşdirmək üçün istifadə olunan volfram şamlarının və mis naqillərin cilalanmasına qədər qəhvəyi əridilmiş alüminium oksidi mikrotozu demək olar ki, hər bir vacib müstəviləşdirmə mərhələsində əvəzolunmazdır. O, bütün çip istehsal prosesinə nüfuz edir və həqiqətən də "pərdəarxası qəhrəman"dır.
IV. Çətinliklər və Gələcək: Ən yaxşısı yoxdur, yalnız daha yaxşısı var
Əlbəttə ki, bu yolun sonu yoxdur. Çip istehsal prosesləri 7nm və 5nm-dən 3nm və daha kiçik ölçülərə keçdikcə, CMP proseslərinə olan tələblər "həddindən artıq" səviyyəyə çatmışdır. Bu, qəhvəyi əridilmiş alüminium oksidi mikrotozu üçün daha böyük çətinliklər yaradır:
Daha incə və daha vahid:Gələcəyin mikropudratlarıhissəcik ölçüsü paylanmasının lazerlə ələnmiş kimi vahid olması ilə onlarla nanometr miqyasına çatması lazım ola bilər.
Təmizləyici: İstənilən metal ion çirkləri ölümcüldür və bu da getdikcə daha yüksək təmizlik tələblərinə səbəb olur.
Funksionallaşdırma: Gələcəkdə "ağıllı mikrotoz"lar meydana çıxacaqmı? Məsələn, xüsusi modifikasiya olunmuş səthlərlə onlar müəyyən şərtlər altında kəsmə xüsusiyyətlərini dəyişdirə və ya öz-özünə itiləmə, öz-özünə yağlama və ya digər funksiyalara nail ola bilərlərmi?
Buna görə də, ənənəvi aşındırıcı sənayesindən qaynaqlanmasına baxmayaraq, qəhvəyi əridilmiş alüminium oksidi mikrotozu yarımkeçiricilərin qabaqcıl sahəsinə daxil olduqdan sonra möhtəşəm bir transformasiyaya məruz qalmışdır. Artıq o, "çəkic" deyil, "nanosurgiya skalpelidir". İstifadə etdiyimiz hər bir qabaqcıl elektron cihazda əsas çipin mükəmməl hamar səthi saysız-hesabsız kiçik hissəciklərə borcludur.
Bu, mikroskopik dünyada həyata keçirilən möhtəşəm bir layihədir vəqəhvəyi əridilmiş alüminium oksidi mikro tozuşübhəsiz ki, bu layihədə səssiz, lakin əvəzolunmaz super sənətkardır.