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芯片制造的秘密:晶圆抛光技术解析

芯片制造的秘密:晶圆抛光技术解析

为什么要把晶圆打磨的这么光滑?

晶圆的最终命运是被切成一枚枚芯片(die),封装在暗无天日的小盒子里,只露出几枚引脚,芯片会看阈值,阻值,电流值,电压值,就是没人看它的颜值,我们在制程中,反复给晶圆打磨抛光,还是为了满足生产中的平坦化需要,尤其是在每次做光刻时,晶圆的表面一定要极致的平坦,这是因为随着芯片制程的缩小,光刻机的镜头要实现纳米级的成像分辨率,就得拼命增大镜片的数值孔径(Numerical Aperture),但这同时会导致焦深(DoF)的下降,焦深是指光学成像的聚焦深度,要想保证光刻图像清晰不失焦,晶圆表面的高低起伏,就必须落在焦深范围之内。

简单说就是光刻机为了提高成像精度,牺牲了对焦能力,像新一代的EUV光刻机,数值孔径0.55,但垂直方向上的焦深,总共只有45纳米,光刻时的最佳成像区间则会更小。假如放上去的晶圆不够平坦,厚度不平均,表面有起伏,就会导致高低处的光刻出问题。

当然也不只有光刻才会要求晶圆表面的丝滑,还有很多造芯片的工序,都需要打磨晶圆,湿法刻蚀后要打磨,紧致腐蚀的粗糙面,方便涂胶沉积,浅槽隔离(STI)后要打磨,磨平多余的氧化硅完成沟槽填充,金属沉积后要打磨,去除溢出的金属层,防止器件短路。

因此一枚芯片的诞生,中间要经历很多次打磨来降低晶圆的粗糙度和高低起伏,去除表面多余的物质,另外晶圆上各种工艺问题,导致的表面缺陷(defect),经常也要等到每次打磨完成后,才会暴露出来,所以负责研磨的工程师责任重大,他们既是芯片制程中承上启下的C位,也是生产会议中接盘背锅的T位,他们既

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