CMP, odnosno Chemical Mechanical Polishing, kemijsko mehaničko poliranje.
CMPPAD, odnosno Chemical Mechanical Polishing Pad, kemijski mehanički jastučić za poliranje.
1. Osnovna načela CMP-a
Makroskopski govoreći, osnovno načelo CMP-a je: rotirajuća polirana pločica se pritisne na elastičnu podlogu za poliranje CMP podloge koja se okreće u istom smjeru, a kaša za poliranje kontinuirano teče između pločice i osnovne ploče. Gornji i donji disk rade obrnuto velikom brzinom, a produkt reakcije na površini polirane pločice stalno se ljušti, a dodaje se nova kaša za poliranje i produkt reakcije se odnosi sa smjesom za poliranje. Novo izložena ploha podvrgava se ponovnoj kemijskoj reakciji, a proizvod se zatim skida i cirkulira naprijed-natrag, tvoreći ultra-finu površinu pod kombiniranim djelovanjem podloge, abrazivnih čestica i kemijskog reakcijskog agensa.
2. Primjena CMP-a
Koncept CMP tehnologije prvi je predložio Monsanto 1965. godine. Ova se tehnologija izvorno koristila za dobivanje visoko{1}}kvalitetnih staklenih površina, kao što su vojni teleskopi. Godine 1988. IBM je počeo primjenjivati CMP tehnologiju na proizvodnju 4M DRAM-a, a otkako je IBM uspješno primijenio CMP na proizvodnju 64M DRAM-a 1991., CMP tehnologija brzo se razvila diljem svijeta. Za razliku od tradicionalnih čisto mehaničkih ili čisto kemijskim metodama poliranja, CMP koristi kombinaciju kemijskih i mehaničkih učinaka kako bi izbjegao oštećenje površine uzrokovano jednostavnim mehaničkim poliranjem i nedostatke kao što su spora brzina poliranja, loša ravnost površine i konzistencija poliranja koje se lako mogu uzrokovati jednostavnim kemijskim poliranjem. Koristi se načelo "mekog brušenja i tvrdog" u trošenju, odnosno koriste se mekši materijali za poliranje kako bi se postigla visoko-kvalitetno poliranje površine. Pod određenim pritiskom i prisustvom poliranja kaše, polirani izradak se pomiče u odnosu na podlogu za poliranje. Pomoću organske kombinacije između učinka mljevenja nano-čestica i korozivnog učinka oksidansa, glatka površina se formira na površini poliranog obratka. Najčešće korištena primjena CMP tehnologije je poliranje silikonskih pločica matričnih materijala u integriranim krugovima (IC) i ultra-velikim-integriranim krugovima (ULSI). To je općenito međunarodno vjeruje da kada je karakteristična veličina uređaja ispod 0,35 µm, mora se provesti globalna planarizacija kako bi se osigurala točnost i razlučivost prijenosa litografske slike, a CMP je trenutno gotovo jedina tehnologija koja može pružiti globalnu planarizaciju, a raspon njezine primjene širi se iz dana u dan.
Trenutačno se CMP tehnologija razvila u CMP tehnologiju sa strojem za kemijsko mehaničko poliranje kao glavnim tijelom, integrirajući online detekciju, kraj-detekciju točke, čišćenje i druge tehnologije. To je proizvod razvoja integriranih sklopova za procese mikro-pročišćavanja, višeslojnosti, stanjivanja i ravnanja. U isto vrijeme, to je također neophodna procesna tehnologija za prijelaz pločica s 200 mm na 300 mm i čak veće promjere, kako bi se povećala produktivnost, smanjili troškovi proizvodnje i izravnala podloga na globalnoj razini.
3. Tehnička oprema i potrošni materijal CMP
CMP, to jest kemijsko mehaničko poliranje, kemijsko mehaničko poliranje. Oprema i potrošni materijal koji se koriste u CMP tehnologiji uključuju: stroj za poliranje, smjesu za poliranje, CMP jastučić za poliranje, post-CMP opremu za čišćenje, opremu za otkrivanje krajnjih točaka poliranja i kontrolu procesa, opremu za obradu otpada i testiranje itd. Stroj za poliranje, smjesa za poliranje i CMPPAD jastučić za poliranje tri su ključna elementa CMP procesa, njihova izvedba i međusobna izvedba usklađivanje određuje razinu ravnosti površine koju CMP može postići. Među njima, kaša za poliranje i CMPPAD jastučić za poliranje su potrošni materijal.
Četvrto, glavni problemi u CMP procesu
Konačni cilj istraživanja smjese za poliranje je pronaći najbolju kombinaciju kemijskih i mehaničkih učinaka, tako da se može dobiti smjesa za poliranje s visokom stopom uklanjanja, dobrom ravnomjernošću, dobrom ujednačenošću debljine filma i visokom selektivnošću. Osim toga, moraju se uzeti u obzir pitanja kao što su jednostavnost čišćenja, korozija opreme, troškovi odlaganja otpada i sigurnost.
Smanjenje nedostataka je vječna tema u CMP procesu, pa čak i cijeloj proizvodnji čipova. Industrija poluvodiča također ima odgovarajuća "neizgovorena pravila" za CMP proces, to jest, materijalni gubitak uređaja nakon CMP procesa trebao bi biti manji od 10% debljine cijelog uređaja. Drugim riječima, kaša ne samo da mora učinkovito ukloniti materijal, već i biti u mogućnosti točno kontrolirati stopu uklanjanja i konačnu brzinu. Kako se karakteristična veličina uređaja nastavlja smanjivati, utjecaj nedostataka na kontrolu procesa i konačni prinos postaje sve očitiji. Veličina fatalnih nedostataka zahtijeva najmanje 50% veličine uređaja.
V. Perspektive razvoja CMP-a
Treća-generacija širokopojasnog poluvodičkog materijala koji predstavlja galijev nitrid (GaN) brzo se razvio posljednjih godina. Poluvodički materijali na bazi galij nitrida (GaN)-imaju karakteristike visoke svjetlosne učinkovitosti, dobre toplinske vodljivosti, otpornosti na visoke temperature, otpornosti na zračenje, visoke čvrstoće i visoke tvrdoće i mogu se izraditi u visoko{3}}učinkovite diode koje emitiraju-plavu i zelenu svjetlost i laserske diode (također poznate kao laseri). Međutim, materijali od galij nitrida (GaN) ne mogu sami rasti monokristale, i moraju se uzgajati na materijalu supstrata sličnom njihovoj strukturi. Trenutačno je međunarodno priznati materijal supstrata kristal safira. S rastom tržišne potražnje za materijalima od galij nitrida (GaN), potražnja za safirom također će brzo rasti.