Rola Hûrkirina Rastîn a Mîkropowda Alumina ya Qehweyî ya Helandî di Pîşesaziya Nîvconductor de
Hevalno, îro em ê li ser tiştekî hem dijwar û hem jî pratîk biaxivin—mîkropowda alumînaya helandî ya qehweyîDibe ku we navê wê nebihîstibe, lê çîpên herî girîng û nazik ên di telefon û saeta weya jîr de, berî ku ew werin çêkirin jî, bi îhtîmaleke mezin bi vê pirsgirêkê re mijûl bûne. Bi navkirina wê wekî "xweşikvanê sereke" yê çîpê ne mubalexe ye.
Wê wek amûrek xav mîna kevirê tûjkirinê xeyal neke. Di cîhana nîvconductoran de, ew roleke nazik dilîze wek peykersazekî mîkro ku skalpelên nanopî bikar tîne.
I. "Şêwekirina Rû" ya Çîpê: Çima Hêrandin Pêdivî ye?
Pêşî em tiştekî fêm bikin: çîp rasterast li ser erdê deşt şîn nabin. Ew tebeqe bi tebeqe li ser wafereke silîkonî ya pir paqij û deşt (ya ku em jê re dibêjin "wafer") têne "avakirin", mîna avakirina avahiyekê. Ev "avahî" bi dehan qat e, û çerxên li ser her qatê ji hezarê qalindahiya porê mirov ziravtir in.
Ji ber vê yekê pirsgirêk ev e: dema ku hûn qatek nû ava dikin, heke bingeh - rûyê qata berê - hinekî nehevseng be jî, hetta bi derketinek bi qasî atomek piçûk be jî, ew dikare bibe sedema ku tevahiya avahiyê xwar bibe, kurteçûn çêbibe, û çîp bêkêr bibin. Zirar ne henek in.
Ji ber vê yekê, piştî ku her qatek qediya, divê em "paqijkirin" û "nivelkirin"ek kûr bikin. Ev pêvajo navekî xweşik heye: "Plankirina Mekanîkî ya Kîmyewî", ku bi kurtî wekî CMP tê binavkirin. Her çend nav tevlihev xuya bike jî, têgihîştina prensîbê ne dijwar e: ew tevlîheviyek ji korozyona kîmyewî û aşınandina mekanîkî ye.
"Punch"a kîmyayî şilaveke taybet a cilalkirinê bikar tîne da ku materyalê ku were rakirin nerm bike û xiş bike, û ew "nermtir" bike.
"Lêdana" mekanîkî tê de cih digire—mîkropowda korundûma qehweyîErka wê ew e ku rêbazên fîzîkî bi kar bîne da ku materyalê ku ji hêla pêvajoya kîmyewî ve "nerm" bûye bi awayekî rast û wekhev "biqelîne".
Dibe ku hûn bipirsin, bi ewqas madeyên aşîner ên berdest, çima bi taybetî ev yek? Li vir taybetmendiyên wê yên bêhempa dikevin dewrê.
II. "Toza Mîkronîzekirî ku Ne Ewqas Mîkronîzekirî ye": Jêhatîbûna Bêhempa ya Alumînaya Helandî ya Qehweyî
Di pîşesaziya nîvconductoran de, toza mîkronîzekirî ya alumînaya helandî ya qehweyî ya ku tê bikar anîn ne berhemeke asayî ye. Ew yekîneyeke "hêzên taybet" e, ku bi baldarî hatiye hilbijartin û safîkirin.
Pêşî, ew qas dijwar e, lê ne bêaqil e.Alumînaya helandî ya qehweyîHişkbûna wê piştî elmasê di rêza duyemîn de ye, ji bo birêvebirina materyalên çîpê yên wekî silîkon, dîoksîda silîkonê û tungstenê têrê dike. Lê ya girîng ev e ku hişkbûna wê hişkbûnek "zehmet" e. Berevajî hin materyalên hişktir (wek elmas) ku şikestî ne û di bin zextê de bi hêsanî dişkên, alumînaya helandî ya qehweyî yekparebûna xwe diparêze di heman demê de hêza birrînê misoger dike, ji bûyîna "elementek wêranker" dûr dikeve.
Ya duyemîn, mezinahiya wê ya teng a perçeyan birîna wekhev misoger dike. Ev xala herî girîng e. Xeyal bikin ku hûn hewl didin ku jadeyek hêja bi komek kevirên bi mezinahiyên cûda cil bikin. Kevirên mezintir dê bê guman çalên kûr bihêlin, lê yên piçûktir dibe ku pir piçûk bin ku li ser wan bixebitin. Di pêvajoyên CMP (Cilkirina Kîmyewî û Mekanîkî) de, ev bi tevahî nayê qebûlkirin. Mîkrotoza alumînaya helandî ya qehweyî ya ku di nîvconductoran de tê bikar anîn divê belavkirina mezinahiya perçeyan pir teng be. Ev tê vê wateyê ku hema hema hemî perçe bi qasî heman mezinahî ne. Ev piştrast dike ku bi hezaran perçeyên mîkrotozê bi hev re li ser rûyê waferê digerin, zextek wekhev didin da ku rûyek bêkêmasî biafirînin, ne yek qulikî. Ev rastbûn di asta nanometre de ye.
Sêyemîn, ew ji hêla kîmyayî ve madeyek "rast" e. Çêkirina çîpan cûrbecûr kîmyewîyan bikar tîne, di nav de jîngehên asîdî û alkalîn. Mîkropowda alumînaya qehweyî ya helandî ji hêla kîmyayî ve pir aram e û bi hêsanî bi pêkhateyên din ên di şilava cilalkirinê de reaksiyonê nîşan nade, û rê li ber ketina qirêjiyên nû digire. Ew mîna karmendek kedkar û bêserûber e - celebê kesê ku patron (endezyar) jê hez dikin.
Çaremîn, morfolojiya wê kontrolkirî ye, perçeyên "lûs" çêdike. Mîkropowda alumînaya helandî ya qehweyî ya pêşkeftî dikare "şekl" (an "morfolojî") ya perçeyan kontrol bike. Bi rêya pêvajoyek taybetî, perçeyên bi qiraxên tûj dikarin werin veguheztin şeklên nêzîkî sferîk an jî piralî. Ev perçeyên "lûs" bi bandor bandora "xêzkirinê" li ser rûyê waferê di dema birînê de kêm dikin, û xetera xêzikan bi girîngî kêm dikin.
III. Bikaranîna Cîhana Rastîn: "Pêşbirka Bêdeng" li ser Xeta Hilberîna CMP
Li ser xeta hilberînê ya CMP, wafer bi çîpên valahiyê bi zexmî li cihê xwe têne girtin, rûyê wan ber bi jêr ve ye, û li ser balîfek cilalkirinê ya zivirî têne pêçandin. Şileya cilalkirinê ya ku mîkrotoza alumînaya helandî ya qehweyî dihewîne, mîna mijek zirav, bi berdewamî di navbera balîfê cilalkirinê û waferê de tê rijandin.
Di vê gavê de, "pêşbirkek rast" di cîhana mîkroskopîk de dest pê dike. Bi milyaran perçeyên mîkrotoza alumînayê yên qehweyî yên helandî, di bin zext û zivirînê de, di saniyeyekê de li ser rûyê waferê bi mîlyonan birînên asta nanometre pêk tînin. Divê ew bi hev re, mîna artêşek dîsîplînkirî, bi nermî pêşve biçin, deverên bilind "rût bikin" û deverên nizm "vala bihêlin".
Divê tevahiya pêvajoyê bi qasî bayê biharê nerm be, ne wekî bahozeke dijwar. Hêza zêde dikare mîkroşikestinan bixurîne an jî çêbike (ku jê re "zirara binê erdê" tê gotin); hêza nebaş dibe sedema karîgeriya kêm û bernameyên hilberînê têk dide. Ji ber vê yekê, kontrola rast li ser konsantrasyon, mezinahiya perçeyan û morfolojiya mîkropowda alumînaya qehweyî ya helandî rasterast berhema çîpê û performansa dawîn diyar dike.
Ji cilandina destpêkê ya waferên silîkonê bigire heta plankirina her tebeqeya îzolekirinê (sîlîsyûm dîoksît), û di dawiyê de heta cilandina pêvekên tungsten û têlên sifir ên ku ji bo girêdana devreyan têne bikar anîn, mîkropowda alumînaya helandî ya qehweyî di hema hema her gava plankirina krîtîk de neçar e. Ew di tevahiya pêvajoya çêkirina çîpê de belav dibe, bi rastî "lehengek li pişt perdê".
IV. Zehmetî û Pêşeroj: Baştirîn tune ye, tenê çêtir heye
Bê guman, ev rê bêdawî ye. Her ku pêvajoyên çêkirina çîpan ji 7nm û 5nm ber bi 3nm û heta mezinahiyên piçûktir ve diçin, pêdiviyên ji bo pêvajoyên CMP gihîştine astek "ekstrem". Ev yek ji bo mîkropowda alumînaya helandî ya qehweyî dijwarîyên hîn mezintir derdixe holê:
Naziktir û yekrengtir:Mîkropûdrên pêşerojêdibe ku pêdivî bi gihîştina pîvana dehên nanometre hebe, bi belavkirina mezinahiya perçeyan ku bi qasî ku ji hêla lazerê ve hatibe rijandin yekreng e.
Paqijker: Her qirêjiya îyonên metalî kujer e, û dibe sedema hewcedariyên paqijiyê yên ku her ku diçe bilindtir dibin.
Fonksiyonalîzekirin: Gelo di pêşerojê de "mîkropûdrên jîr" dê derkevin holê? Bo nimûne, bi rûberên bi taybetî hatine guhertin, ew dikarin taybetmendiyên birrînê di bin şert û mercên taybetî de biguherînin, an jî fonksiyonên xwe-tûjkirin, xwe-rûnkirin, an fonksiyonên din bi dest bixin?
Ji ber vê yekê, tevî ku di pîşesaziya aşînker a kevneşopî de ye jî, mîkrotoza alumînaya qehweyî ya helandî dema ku dikeve qada pêşkeftî ya nîvconductoran veguherînek mezin derbas kiriye. Ew êdî ne "çekûç" e, lê "nanocerrahî" ye. Rûyê bi tevahî nerm ê çîpa bingehîn di her cîhaza elektronîkî ya pêşkeftî de ku em bikar tînin hebûna xwe deyndarê perçeyên piçûk ên bêhejmar e.
Ev projeyek mezin e ku di cîhana mîkroskopîk de tê meşandin, ûmîkropowda alumînaya helandî ya qehweyîbê guman di vê projeyê de hunermendekî super ê bêdeng lê pir girîng e.