في صناعة أشباه الموصلات، يُعدّ تسطيح ركيزة الرقاقة معيارًا بالغ الأهمية. فبدون تسطيح ممتاز، قد تعاني العمليات اللاحقة، مثل الطباعة الحجرية، وترسيب الأغشية الرقيقة، والتلميع الكيميائي الميكانيكي (CMP)، والترابط، من حيث العائد والتجانس والموثوقية. تستكشف هذه المقالة معنى تسطيح الرقاقة، ومقاييسها الرئيسية، وأهميتها لتدفقات العمليات الحديثة، وما يحدث عند اختلال التسطيح، وكيف يُعالج الموردون الرائدون هذا المطلب. كما سنقدم بإيجاز كيف يُقدم مورد مثل شركة بلوتوسيمي المحدودة حلولًا في هذا المجال.

ما هو تسطيح الرقاقة؟

يشير تسطيح الرقاقة إلى مدى تسطح سطح (وسُمك) الرقاقة شبه الموصلة بشكل متساوٍ وخالٍ من التشوه بالنسبة إلى المستوى المرجعي المثالي. يتم استخدام العديد من المقاييس ذات الصلة لقياس التسطح:

مع انكماش أحجام الميزات وتقدم عقد العمليات، فإن التسامح مع انحرافات التسطيح يضيق بشكل كبير.

لماذا يعتبر التسطيح أمرًا مهمًا في الإنتاج

دقة الطباعة الحجرية والأنماط

أثناء تعريض الأنماط الحجرية على المقاوم الضوئي، تعتمد الأداة على التركيز الدقيق عبر الرقاقة. إذا كانت الرقاقة ملتوية أو منحنية، فإن أجزاء من سطح الرقاقة ستكون خارج نطاق التركيز، مما يتسبب في اختلاف حجم الميزة، أو خطأ التراكب، أو فقدان الدقة. علاوة على ذلك، تتميز أدوات الطباعة الحجرية الحديثة بأعماق تركيز ضحلة للغاية، مما يجعل حتى الانحرافات السطحية البسيطة كبيرة.

ترسب الأغشية الرقيقة وتوحيد cmp

تفترض عمليات ترسيب الأفلام مثل الترسيب الكيميائي للبخار (CVD) أو ترسيب الطبقة الذرية (ALD) أو التعدين سطح ركيزة موحد نسبيًا. تؤدي الاختلافات في التسطيح إلى سمك غير موحد للفيلم، واختلاف ارتفاع الخطوة، ويمكن أن تؤثر على أداء الجهاز. تتطلب عمليات CMP على وجه الخصوص سطح بداية مسطح للتلميع والتسوية المتسقين.

الترابط والتعبئة والتكديس

في التعبئة والتغليف المتقدمة، تتطلب عملية ربط الرقاقة والتكامل ثلاثي الأبعاد والتعبئة والتغليف على مستوى الرقاقة ركائز مسطحة للغاية لضمان الاتصال الجيد ومحاذاة النتوءات أو كرات اللحام وتبديد الحرارة بشكل موثوق. تؤدي الانحرافات إلى إنشاء فجوات أو فراغات أو سوء محاذاة.

العائد والموثوقية والتكلفة

الرقائق غير المسطحة أكثر عرضة للعيوب وسوء المحاذاة وتقلبات المعالجة. وهذا يؤدي إلى انخفاض العائد وزيادة الخردة وإعادة العمل بشكل أكبر وفي النهاية ارتفاع تكلفة الملكية. على سبيل المثال، تم الإبلاغ عن أن الرقائق فائقة التسطيح تعمل على تحسين العائد وتقليل التكلفة من خلال تقليل الأجهزة المعيبة.

المواصفات والاتجاهات النموذجية للتسطيح

مع تقدم عقد الأجهزة وأحجام الرقاقات، تصبح المواصفات أكثر صرامة. على سبيل المثال، في دراسة حديثة أجريت على رقائق السيليكون وكربيد السيليكون:

• وقد لوحظ أن الانحناء المسموح به لرقائق السيليكون مقاس 8 بوصات كان أقل من 20 ميكرومتر بشكل عام، ولرقائق السيليكون مقاس 6 بوصات حوالي 10 ميكرومتر.

• ومع ذلك، فإن الرقائق الحديثة ذات التلميع المزدوج غالبًا ما تحقق انحرافات في التسطيح في حدود ±1 ميكرومتر.

توضح هذه القيم كيف تحولت تسطيح الرقاقة من عشرات الميكرونات إلى أنظمة دون الميكرون، مدفوعة بمتطلبات الطباعة الحجرية والترابط والتعبئة والتغليف.

ماذا يحدث عندما يتم المساس بالتسوية؟

عندما لا تتم إدارة التسوية بشكل مناسب، تظهر العديد من المخاطر:

• اختلاف التركيز في الطباعة الضوئية يؤدي إلى اختلاف عرض الخط أو عيوب النمط.

• تسجيل خاطئ بين الطبقات بسبب تشوه الرقاقة أو انحرافها.

• ترسب غير متجانس، أو إجهاد الفيلم، أو اختلاف الحفر بسبب السُمك المحلي أو إمالة السطح.

• ضعف الترابط بين الرقائق أو القوالب أثناء تكديس العبوات، مما يؤدي إلى ظهور فراغات أو انفصال الطبقات.

• زيادة الخردة أو إعادة العمل، وانخفاض العائد الإجمالي وارتفاع التكلفة لكل جهاز جيد.

ملخص:

كيف يلبي الموردون متطلبات التسطيح

لمعالجة تحديات التسطيح، ينشر مصنعو ركيزة الرقاقة العديد من التقنيات والضوابط:

• التقطيع الدقيق واللف للكرة البلورية لتقليل التباين في السُمك الأولي.

• التلميع المتقدم والتلميع الكيميائي الميكانيكي (cmp) لتنعيم السطح وإزالة الأضرار الموجودة تحت السطح.

• تعويض الضغط الحراري والميكانيكي (على سبيل المثال، طحن الجانب الخلفي، التحكم في الحافة) لتقليل الانحناء والالتواء.

• أنظمة القياس مثل التداخل أو المسح الضوئي بالليزر أو أجهزة الاستشعار السعوية لقياس TTV والانحناء والالتواء وتسطيح الموقع.

• تصميم المعدات والعمليات بشكل محسّن لأقطار الرقاقات الأكبر، والركائز الأرق، والمواد المتقدمة (على سبيل المثال، sic، gan).

• قدرة المورد على تلبية مواصفات العميل فيما يتعلق بقطر الرقاقة، والتوجيه، واللمسة النهائية المصقولة، ومعايير التسطيح والتعبئة والتغليف.

اختيار المورد المناسب للرقاقة

عند اختيار مورد الرقاقة للركائز عالية التسطيح، تتضمن الاعتبارات الرئيسية ما يلي:

• مواصفات تسطيح المورد وبيانات التحكم في العملية (ttv، الانحناء، الالتواء، تسطيح الموقع)

• أنواع المواد المقدمة (السيليكون، والسيليكون، والسيليكون، والزجاج أو السيراميك)

• جودة تلميع السطح، وتوحيد السُمك، والتحكم في تلف الركيزة

• الشهادات وتقارير التفتيش والتتبع ونظام إدارة الجودة

• التعبئة والتغليف والتداول للحفاظ على سلامة السطح حتى الاستخدام

• القدرة على تلبية الميزات المخصصة، مثل الرقائق فائقة الرقة، أو تلميع الجانب الخلفي، أو أقطار الركيزة المتخصصة

على سبيل المثال: تقدم شركة بلوتوسيمي المحدودة رقائق السيليكون فائقة الرقة والمسطحة للغاية إلى جانب خدمات شاملة وحلول مخصصة. ووفقًا لموقعها على الإنترنت، فإنها تنتج رقائق وركائز عالية الدقة تلبي متطلبات التسطيح والتلميع الصارمة.

ملخص

إن تسطيح رقائق أشباه الموصلات ليس مجرد دقة في التصنيع، بل هو سمة أساسية تؤثر بشكل مباشر على الطباعة الحجرية، وتوحيد العملية، وموثوقية الترابط، والعائد والتكلفة. ومع انكماش ميزات الجهاز وتزايد تعقيد التعبئة والتغليف، أصبحت متطلبات التسطح أكثر صرامة بشكل كبير. إن الموردين الذين يمكنهم توفير ركائز فائقة التسطح يمكّنون المصنّعين من الحفاظ على الأداء العالي والعائد المرتفع وهيكل التكلفة التنافسي.

بالنسبة لأولئك الذين يقومون بتوريد الركائز، فإن التأكد من أن مقاييس التسطيح مثل TTV والانحناء والالتواء والتسطيح المحلي محددة جيدًا ويتم التحكم فيها أمر ضروري. إن التعامل مع مورد ذي خبرة - مثل Plutosemi - والذي يثبت القدرة في إنتاج الرقائق فائقة التسطيح يمكن أن يساهم بشكل كبير في نجاح تصنيع الأجهزة في مجرى النهر.