సిలికాన్ వేఫర్ CMP పాలిషింగ్ స్లర్రీ అంటే ఏమిటి?

సిలికాన్ వేఫర్ CMP (కెమికల్ మెకానికల్ ప్లానరైజేషన్) పాలిషింగ్ స్లర్రీ అనేది సెమీకండక్టర్ తయారీ ప్రక్రియలో కీలకమైన భాగం. ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌లు (ICలు) మరియు మైక్రోచిప్‌లను రూపొందించడానికి ఉపయోగించే సిలికాన్ పొరలు-తదుపరి దశల ఉత్పత్తికి అవసరమైన సున్నితత్వం యొక్క ఖచ్చితమైన స్థాయికి పాలిష్ చేయబడేలా చేయడంలో ఇది కీలక పాత్ర పోషిస్తుంది. ఈ వ్యాసంలో, మేము పాత్రను విశ్లేషిస్తాముCMP స్లర్రిసిలికాన్ పొర ప్రాసెసింగ్‌లో, దాని కూర్పు, ఇది ఎలా పని చేస్తుంది మరియు సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమకు ఇది ఎందుకు అనివార్యమైనది.

CMP పాలిషింగ్ అంటే ఏమిటి?

మేము CMP స్లర్రీ యొక్క ప్రత్యేకతలలోకి ప్రవేశించే ముందు, CMP ప్రక్రియను అర్థం చేసుకోవడం చాలా అవసరం. CMP అనేది సిలికాన్ పొరల ఉపరితలాన్ని ప్లానరైజ్ చేయడానికి (సున్నితంగా) ఉపయోగించే రసాయన మరియు యాంత్రిక ప్రక్రియల కలయిక. పొర లోపాలు లేకుండా మరియు ఏకరీతి ఉపరితలం కలిగి ఉందని నిర్ధారించడానికి ఈ ప్రక్రియ కీలకం, ఇది సన్నని ఫిల్మ్‌ల తదుపరి నిక్షేపణకు మరియు ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌ల పొరలను నిర్మించే ఇతర ప్రక్రియలకు అవసరం.

CMP పాలిషింగ్ సాధారణంగా తిరిగే ప్లేట్‌పై నిర్వహించబడుతుంది, ఇక్కడ ఒక సిలికాన్ పొరను ఉంచి, తిరిగే పాలిషింగ్ ప్యాడ్‌కి వ్యతిరేకంగా నొక్కి ఉంచబడుతుంది. మెకానికల్ రాపిడి మరియు పొర ఉపరితలం నుండి పదార్థాన్ని తొలగించడానికి అవసరమైన రసాయన ప్రతిచర్యలు రెండింటినీ సులభతరం చేయడానికి ప్రక్రియ సమయంలో పొరకు స్లర్రీ వర్తించబడుతుంది.

CMP పాలిషింగ్ స్లర్రీ అనేది కావలసిన పొర ఉపరితల లక్షణాలను సాధించడానికి కలిసి పనిచేసే రాపిడి కణాలు మరియు రసాయన ఏజెంట్ల సస్పెన్షన్. CMP ప్రక్రియలో పాలిషింగ్ ప్యాడ్‌కు స్లర్రీ వర్తించబడుతుంది, ఇక్కడ ఇది రెండు ప్రాథమిక విధులను నిర్వహిస్తుంది:

• యాంత్రిక రాపిడి: స్లర్రీలోని రాపిడి కణాలు పొర యొక్క ఉపరితలంపై ఏవైనా లోపాలు లేదా అసమానతలను భౌతికంగా రుబ్బుతాయి.
• కెమికల్ రియాక్షన్: స్లర్రీలోని రసాయన ఏజెంట్లు ఉపరితల పదార్థాన్ని సవరించడంలో సహాయపడతాయి, సులభంగా తొలగించేలా చేస్తాయి, పాలిషింగ్ ప్యాడ్‌లో దుస్తులు తగ్గుతాయి మరియు ప్రక్రియ యొక్క మొత్తం సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తాయి.

సిలికాన్ వేఫర్ CMP స్లర్రీ యొక్క ముఖ్య భాగాలు

CMP స్లర్రీ యొక్క కూర్పు రాపిడి చర్య మరియు రసాయన పరస్పర చర్య యొక్క ఖచ్చితమైన సమతుల్యతను సాధించడానికి రూపొందించబడింది. ముఖ్య భాగాలలో ఇవి ఉన్నాయి:

1. రాపిడి కణాలు

రాపిడి కణాలు స్లర్రి యొక్క ప్రధాన మూలకం, పాలిషింగ్ ప్రక్రియ యొక్క యాంత్రిక అంశానికి బాధ్యత వహిస్తాయి. ఈ కణాలు సాధారణంగా అల్యూమినా (Al2O3), సిలికా (SiO2) లేదా సెరియా (CeO2) వంటి పదార్థాలతో తయారు చేయబడతాయి. రాపిడి కణాల పరిమాణం మరియు రకం అప్లికేషన్ మరియు పాలిష్ చేయబడిన పొర రకాన్ని బట్టి మారుతూ ఉంటాయి. కణ పరిమాణం సాధారణంగా 50 nm నుండి అనేక మైక్రోమీటర్ల పరిధిలో ఉంటుంది.

• అల్యూమినా ఆధారిత ముద్దలుప్రారంభ ప్లానరైజేషన్ దశల వంటి ముతక పాలిషింగ్ కోసం తరచుగా ఉపయోగిస్తారు.
• సిలికా ఆధారిత ముద్దలుచక్కటి పాలిషింగ్‌కు ప్రాధాన్యత ఇవ్వబడుతుంది, ప్రత్యేకించి చాలా మృదువైన మరియు లోపాలు లేని ఉపరితలం అవసరమైనప్పుడు.
• సెరియా-ఆధారిత స్లర్రీలుఆధునిక సెమీకండక్టర్ తయారీ ప్రక్రియలలో రాగి వంటి పదార్థాలను పాలిష్ చేయడానికి కొన్నిసార్లు ఉపయోగిస్తారు.

2. రసాయన ఏజెంట్లు (రియాజెంట్లు)

స్లర్రీలోని రసాయన ఏజెంట్లు పొర యొక్క ఉపరితలాన్ని సవరించడం ద్వారా రసాయన-యాంత్రిక పాలిషింగ్ ప్రక్రియను సులభతరం చేస్తాయి. ఈ ఏజెంట్లు యాసిడ్‌లు, బేస్‌లు, ఆక్సిడైజర్‌లు లేదా కాంప్లెక్సింగ్ ఏజెంట్‌లను కలిగి ఉంటాయి, ఇవి అవాంఛిత పదార్థాలను తొలగించడానికి లేదా పొర యొక్క ఉపరితల లక్షణాలను సవరించడానికి సహాయపడతాయి.

ఉదాహరణకు:

• హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్ (H2O2) వంటి ఆక్సిడైజర్లు పొరపై లోహపు పొరలను ఆక్సీకరణం చేయడంలో సహాయపడతాయి, తద్వారా వాటిని పాలిష్ చేయడం సులభం అవుతుంది.
• చీలేటింగ్ ఏజెంట్లు లోహ అయాన్లతో బంధించబడతాయి మరియు అవాంఛిత లోహ కాలుష్యాన్ని నిరోధించడంలో సహాయపడతాయి.

పొరపై పాలిష్ చేయబడిన నిర్దిష్ట పదార్థాలు మరియు పొరలకు అనుగుణంగా, రాపిడి మరియు రసాయన ప్రతిచర్య యొక్క సరైన సమతుల్యతను సాధించడానికి స్లర్రీ యొక్క రసాయన కూర్పు జాగ్రత్తగా నియంత్రించబడుతుంది.

3. pH అడ్జస్టర్లు

CMP పాలిషింగ్ సమయంలో జరిగే రసాయన ప్రతిచర్యలలో స్లర్రీ యొక్క pH ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది. ఉదాహరణకు, అధిక ఆమ్ల లేదా ఆల్కలీన్ వాతావరణం పొరపై కొన్ని లోహాలు లేదా ఆక్సైడ్ పొరల కరిగిపోవడాన్ని పెంచుతుంది. పనితీరును ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి స్లర్రీ యొక్క ఆమ్లత్వం లేదా ఆల్కలీనిటీని చక్కగా ట్యూన్ చేయడానికి pH సర్దుబాటులు ఉపయోగించబడతాయి.

4. డిస్పర్సెంట్లు మరియు స్టెబిలైజర్లు

రాపిడి కణాలు స్లర్రీ అంతటా ఏకరీతిగా పంపిణీ చేయబడేలా మరియు సమూహపరచబడకుండా చూసేందుకు, చెదరగొట్టే పదార్థాలు జోడించబడతాయి. ఈ సంకలనాలు స్లర్రీని స్థిరీకరించడానికి మరియు దాని షెల్ఫ్ జీవితాన్ని మెరుగుపరచడానికి కూడా సహాయపడతాయి. స్థిరమైన పాలిషింగ్ ఫలితాలను సాధించడానికి స్లర్రి యొక్క స్థిరత్వం కీలకం.

CMP పాలిషింగ్ స్లర్రీ ఎలా పని చేస్తుంది?

CMP ప్రక్రియ ఉపరితల ప్లానరైజేషన్ సాధించడానికి యాంత్రిక మరియు రసాయన చర్యలను కలపడం ద్వారా పనిచేస్తుంది. పొరకు స్లర్రీని వర్తింపజేసినప్పుడు, రాపిడి కణాలు ఉపరితల పదార్థాన్ని రుబ్బు చేస్తాయి, అయితే రసాయన ఏజెంట్లు ఉపరితలంతో చర్య జరిపి దానిని మరింత సులభంగా పాలిష్ చేసే విధంగా మార్చుతాయి. రాపిడి కణాల యొక్క యాంత్రిక చర్య పదార్థం యొక్క పొరలను భౌతికంగా స్క్రాప్ చేయడం ద్వారా పనిచేస్తుంది, అయితే ఆక్సీకరణ లేదా చెక్కడం వంటి రసాయన ప్రతిచర్యలు కొన్ని పదార్థాలను మృదువుగా లేదా కరిగించి, వాటిని తొలగించడాన్ని సులభతరం చేస్తాయి.

సిలికాన్ పొర ప్రాసెసింగ్ సందర్భంలో, CMP పాలిషింగ్ స్లర్రి క్రింది లక్ష్యాలను సాధించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది:

• ఫ్లాట్‌నెస్ మరియు స్మూత్‌నెస్: చిప్ ఫాబ్రికేషన్‌లో ఫోటోలిథోగ్రఫీ మరియు డిపాజిషన్ వంటి తదుపరి దశలకు పొర ఏకరీతి, లోపం లేని ఉపరితలం ఉందని నిర్ధారించుకోవడం చాలా కీలకం.
• మెటీరియల్ తొలగింపు: పొర ఉపరితలం నుండి అవాంఛిత ఫిల్మ్‌లు, ఆక్సైడ్‌లు లేదా మెటల్ పొరలను తొలగించడానికి స్లర్రీ సహాయపడుతుంది.
• తగ్గిన ఉపరితల లోపాలు: సరైన స్లర్రి కూర్పు ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌ల పనితీరును ప్రతికూలంగా ప్రభావితం చేసే గోకడం, గుంటలు మరియు ఇతర లోపాలను తగ్గించడంలో సహాయపడుతుంది.

వేర్వేరు సెమీకండక్టర్ పదార్థాలకు వేర్వేరు CMP స్లర్రీలు అవసరమవుతాయి, ఎందుకంటే ప్రతి పదార్ధం విభిన్న భౌతిక మరియు రసాయన లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది. సెమీకండక్టర్ తయారీలో పాల్గొన్న కొన్ని కీలక పదార్థాలు మరియు వాటిని పాలిష్ చేయడానికి సాధారణంగా ఉపయోగించే స్లర్రీల రకాలు ఇక్కడ ఉన్నాయి:

1. సిలికాన్ డయాక్సైడ్ (SiO2)

సెమీకండక్టర్ తయారీలో ఉపయోగించే అత్యంత సాధారణ పదార్థాలలో సిలికాన్ డయాక్సైడ్ ఒకటి. సిలికా-ఆధారిత CMP స్లర్రీలు సాధారణంగా సిలికాన్ డయాక్సైడ్ పొరలను పాలిష్ చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. ఈ స్లర్రీలు సాధారణంగా తేలికపాటివి మరియు అంతర్లీన పొరలకు నష్టాన్ని తగ్గించేటప్పుడు మృదువైన ఉపరితలాన్ని ఉత్పత్తి చేయడానికి రూపొందించబడ్డాయి.

2. రాగి

రాగి ఇంటర్‌కనెక్ట్‌లలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది మరియు దాని మృదువైన మరియు అంటుకునే స్వభావం కారణంగా దాని CMP ప్రక్రియ మరింత క్లిష్టంగా ఉంటుంది. రాగి CMP స్లర్రీలు సాధారణంగా సెరియా-ఆధారితంగా ఉంటాయి, ఎందుకంటే రాగి మరియు ఇతర లోహాలను పాలిష్ చేయడంలో సెరియా అత్యంత ప్రభావవంతంగా ఉంటుంది. చుట్టుపక్కల విద్యుద్వాహక పొరలకు అధిక దుస్తులు లేదా నష్టాన్ని నివారించేటప్పుడు ఈ స్లర్రీలు రాగి పదార్థాన్ని తొలగించడానికి రూపొందించబడ్డాయి.

3. టంగ్స్టన్ (W)

టంగ్‌స్టన్ అనేది సెమీకండక్టర్ పరికరాలలో, ముఖ్యంగా కాంటాక్ట్ వయాస్‌లో మరియు ఫిల్లింగ్ ద్వారా సాధారణంగా ఉపయోగించే మరొక పదార్థం. టంగ్‌స్టన్ CMP స్లర్రీలు తరచుగా సిలికా వంటి రాపిడి కణాలను కలిగి ఉంటాయి మరియు అంతర్లీన పొరలను ప్రభావితం చేయకుండా టంగ్‌స్టన్‌ను తొలగించడానికి రూపొందించబడిన నిర్దిష్ట రసాయన ఏజెంట్‌లను కలిగి ఉంటాయి.

CMP పాలిషింగ్ స్లర్రీ ఎందుకు ముఖ్యమైనది?

సిలికాన్ పొర యొక్క ఉపరితలం సహజమైనదని నిర్ధారించడానికి CMP స్లర్రీ సమగ్రమైనది, ఇది తుది సెమీకండక్టర్ పరికరాల కార్యాచరణ మరియు పనితీరును నేరుగా ప్రభావితం చేస్తుంది. స్లర్రీని జాగ్రత్తగా రూపొందించకపోతే లేదా వర్తించకపోతే, అది లోపాలు, పేలవమైన ఉపరితల ఫ్లాట్‌నెస్ లేదా కాలుష్యానికి దారి తీస్తుంది, ఇవన్నీ మైక్రోచిప్‌ల పనితీరును దెబ్బతీస్తాయి మరియు ఉత్పత్తి ఖర్చులను పెంచుతాయి.

అధిక-నాణ్యత CMP స్లర్రీని ఉపయోగించడం వల్ల కలిగే కొన్ని ప్రయోజనాలు:

• మెరుగైన వేఫర్ దిగుబడి: సరైన పాలిషింగ్ వల్ల ఎక్కువ పొరలు అవసరమైన స్పెసిఫికేషన్‌లకు అనుగుణంగా ఉన్నాయని నిర్ధారిస్తుంది, లోపాల సంఖ్యను తగ్గిస్తుంది మరియు మొత్తం దిగుబడిని మెరుగుపరుస్తుంది.
• పెరిగిన ప్రక్రియ సామర్థ్యం: సరైన స్లర్రీ పాలిషింగ్ ప్రక్రియను ఆప్టిమైజ్ చేయగలదు, వేఫర్ తయారీకి సంబంధించిన సమయం మరియు వ్యయాన్ని తగ్గిస్తుంది.
• మెరుగైన పరికర పనితీరు: సమీకృత సర్క్యూట్‌ల పనితీరుకు మృదువైన మరియు ఏకరీతి పొర ఉపరితలం కీలకం, ప్రాసెసింగ్ శక్తి నుండి శక్తి సామర్థ్యం వరకు ప్రతిదానిపై ప్రభావం చూపుతుంది.