सिलिकॉन वेफर सीएमपी पॉलिशिंग स्लरी क्या है?

सिलिकॉन वेफर सीएमपी (केमिकल मैकेनिकल प्लेनराइजेशन) पॉलिशिंग घोल सेमीकंडक्टर निर्माण प्रक्रिया में एक महत्वपूर्ण घटक है। यह सुनिश्चित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है कि एकीकृत सर्किट (आईसी) और माइक्रोचिप्स बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले सिलिकॉन वेफर्स को उत्पादन के अगले चरणों के लिए आवश्यक चिकनाई के सटीक स्तर तक पॉलिश किया जाता है। इस लेख में, हम की भूमिका का पता लगाएंगेसीएमपी घोलसिलिकॉन वेफर प्रसंस्करण में, इसकी संरचना, यह कैसे काम करता है, और यह सेमीकंडक्टर उद्योग के लिए अपरिहार्य क्यों है।

सीएमपी पॉलिशिंग क्या है?

इससे पहले कि हम सीएमपी घोल की बारीकियों में उतरें, सीएमपी प्रक्रिया को समझना आवश्यक है। सीएमपी रासायनिक और यांत्रिक प्रक्रियाओं का एक संयोजन है जिसका उपयोग सिलिकॉन वेफर्स की सतह को समतल (चिकना) करने के लिए किया जाता है। यह प्रक्रिया यह सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है कि वेफर दोषों से मुक्त है और उसकी एक समान सतह है, जो बाद में पतली फिल्मों के जमाव और एकीकृत सर्किट की परतों का निर्माण करने वाली अन्य प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक है।

सीएमपी पॉलिशिंग आम तौर पर एक घूमने वाली प्लेट पर की जाती है, जहां एक सिलिकॉन वेफर को जगह पर रखा जाता है और एक घूमने वाले पॉलिशिंग पैड के खिलाफ दबाया जाता है। वेफर सतह से सामग्री को हटाने के लिए आवश्यक यांत्रिक घर्षण और रासायनिक प्रतिक्रियाओं दोनों को सुविधाजनक बनाने के लिए प्रक्रिया के दौरान वेफर पर घोल लगाया जाता है।

सीएमपी पॉलिशिंग घोल अपघर्षक कणों और रासायनिक एजेंटों का एक निलंबन है जो वांछित वेफर सतह विशेषताओं को प्राप्त करने के लिए एक साथ काम करते हैं। सीएमपी प्रक्रिया के दौरान घोल को पॉलिशिंग पैड पर लगाया जाता है, जहां यह दो प्राथमिक कार्य करता है:

• यांत्रिक घर्षण: घोल में मौजूद अपघर्षक कण वेफर की सतह पर किसी भी खामियों या अनियमितताओं को भौतिक रूप से पीस देते हैं।
• रासायनिक प्रतिक्रिया: घोल में मौजूद रासायनिक एजेंट सतह सामग्री को संशोधित करने में मदद करते हैं, जिससे इसे निकालना आसान हो जाता है, पॉलिशिंग पैड पर घिसाव कम हो जाता है और प्रक्रिया की समग्र दक्षता में सुधार होता है।

सिलिकॉन वेफर सीएमपी घोल के प्रमुख घटक

सीएमपी घोल की संरचना को अपघर्षक क्रिया और रासायनिक अंतःक्रिया का सही संतुलन प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। प्रमुख घटकों में शामिल हैं:

1. अपघर्षक कण

अपघर्षक कण घोल के मुख्य तत्व हैं, जो पॉलिशिंग प्रक्रिया के यांत्रिक पहलू के लिए जिम्मेदार हैं। ये कण आम तौर पर एल्यूमिना (Al2O3), सिलिका (SiO2), या सेरिया (CeO2) जैसी सामग्रियों से बने होते हैं। अपघर्षक कणों का आकार और प्रकार अनुप्रयोग और पॉलिश किए जाने वाले वेफर के प्रकार के आधार पर भिन्न होता है। कण का आकार आमतौर पर 50 एनएम से कई माइक्रोमीटर तक होता है।

• एल्युमिना आधारित घोलइनका उपयोग अक्सर मोटे पॉलिशिंग के लिए किया जाता है, जैसे कि प्रारंभिक समतलीकरण चरणों के दौरान।
• सिलिका-आधारित घोलइन्हें बढ़िया पॉलिशिंग के लिए प्राथमिकता दी जाती है, खासकर जब बहुत चिकनी और दोष-मुक्त सतह की आवश्यकता होती है।
• सेरिया आधारित घोलकभी-कभी उन्नत अर्धचालक विनिर्माण प्रक्रियाओं में तांबे जैसी सामग्री को चमकाने के लिए उपयोग किया जाता है।

2. रासायनिक एजेंट (अभिकर्मक)

घोल में मौजूद रासायनिक एजेंट वेफर की सतह को संशोधित करके रासायनिक-यांत्रिक पॉलिशिंग प्रक्रिया को सुविधाजनक बनाते हैं। इन एजेंटों में एसिड, बेस, ऑक्सीडाइज़र, या कॉम्प्लेक्सिंग एजेंट शामिल हो सकते हैं जो अवांछित सामग्रियों को हटाने या वेफर की सतह विशेषताओं को संशोधित करने में मदद करते हैं।

उदाहरण के लिए:

• हाइड्रोजन पेरोक्साइड (H2O2) जैसे ऑक्सीडाइज़र वेफर पर धातु की परतों को ऑक्सीकरण करने में मदद करते हैं, जिससे उन्हें पॉलिश करना आसान हो जाता है।
• चेलेटिंग एजेंट धातु आयनों से बंध सकते हैं और अवांछित धातु संदूषण को रोकने में मदद कर सकते हैं।

वेफर पर पॉलिश की जाने वाली विशिष्ट सामग्रियों और परतों के अनुरूप, घर्षण और रासायनिक प्रतिक्रिया के सही संतुलन को प्राप्त करने के लिए घोल की रासायनिक संरचना को सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया जाता है।

3. पीएच समायोजक

सीएमपी पॉलिशिंग के दौरान होने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाओं में घोल का पीएच महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। उदाहरण के लिए, अत्यधिक अम्लीय या क्षारीय वातावरण वेफर पर कुछ धातुओं या ऑक्साइड परतों के विघटन को बढ़ा सकता है। प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए घोल की अम्लता या क्षारीयता को ठीक करने के लिए पीएच समायोजक का उपयोग किया जाता है।

4. डिस्पर्सेंट्स और स्टेबलाइजर्स

यह सुनिश्चित करने के लिए कि अपघर्षक कण पूरे घोल में समान रूप से वितरित रहें और एकत्रित न हों, फैलाने वाले पदार्थ मिलाए जाते हैं। ये योजक घोल को स्थिर करने और उसके शेल्फ जीवन को बेहतर बनाने में भी मदद करते हैं। लगातार पॉलिशिंग परिणाम प्राप्त करने के लिए घोल की स्थिरता महत्वपूर्ण है।

सीएमपी पॉलिशिंग घोल कैसे काम करता है?

सीएमपी प्रक्रिया सतह समतलीकरण को प्राप्त करने के लिए यांत्रिक और रासायनिक क्रियाओं के संयोजन से काम करती है। जब घोल को वेफर पर लगाया जाता है, तो अपघर्षक कण सतह की सामग्री को पीस देते हैं, जबकि रासायनिक एजेंट सतह के साथ प्रतिक्रिया करके इसे इस तरह से संशोधित करते हैं कि इसे अधिक आसानी से पॉलिश किया जा सके। अपघर्षक कणों की यांत्रिक क्रिया भौतिक रूप से सामग्री की परतों को खुरच कर काम करती है, जबकि रासायनिक प्रतिक्रियाएँ, जैसे ऑक्सीकरण या नक़्क़ाशी, कुछ सामग्रियों को नरम या विघटित करती हैं, जिससे उन्हें निकालना आसान हो जाता है।

सिलिकॉन वेफर प्रसंस्करण के संदर्भ में, सीएमपी पॉलिशिंग घोल का उपयोग निम्नलिखित उद्देश्यों को प्राप्त करने के लिए किया जाता है:

• सपाटता और चिकनाई: यह सुनिश्चित करना कि वेफर में एक समान, दोष-मुक्त सतह हो, चिप निर्माण के बाद के चरणों, जैसे फोटोलिथोग्राफी और जमाव के लिए महत्वपूर्ण है।
• सामग्री हटाना: घोल वेफर सतह से अवांछित फिल्मों, ऑक्साइड या धातु की परतों को हटाने में मदद करता है।
• सतह के दोषों को कम करना: सही घोल संरचना खरोंच, गड्ढे और अन्य दोषों को कम करने में मदद करती है जो एकीकृत सर्किट के प्रदर्शन को नकारात्मक रूप से प्रभावित कर सकते हैं।

विभिन्न अर्धचालक सामग्रियों को अलग-अलग सीएमपी घोल की आवश्यकता होती है, क्योंकि प्रत्येक सामग्री में अलग-अलग भौतिक और रासायनिक गुण होते हैं। यहां सेमीकंडक्टर निर्माण में शामिल कुछ प्रमुख सामग्रियां और उन्हें चमकाने के लिए आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले घोल के प्रकार दिए गए हैं:

1. सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO2)

सिलिकॉन डाइऑक्साइड सेमीकंडक्टर निर्माण में उपयोग की जाने वाली सबसे आम सामग्रियों में से एक है। सिलिका-आधारित सीएमपी घोल का उपयोग आमतौर पर सिलिकॉन डाइऑक्साइड परतों को चमकाने के लिए किया जाता है। ये घोल आम तौर पर हल्के होते हैं और अंतर्निहित परतों को नुकसान कम करते हुए एक चिकनी सतह बनाने के लिए डिज़ाइन किए जाते हैं।

2. तांबा

कॉपर का व्यापक रूप से इंटरकनेक्ट में उपयोग किया जाता है, और इसकी नरम और चिपचिपी प्रकृति के कारण इसकी सीएमपी प्रक्रिया अधिक जटिल है। कॉपर सीएमपी घोल आमतौर पर सेरिया आधारित होते हैं, क्योंकि सेरिया तांबे और अन्य धातुओं को चमकाने में अत्यधिक प्रभावी है। इन घोलों को आसपास की ढांकता हुआ परतों को अत्यधिक घिसाव या क्षति से बचाते हुए तांबे की सामग्री को हटाने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

3. टंगस्टन (डब्ल्यू)

टंगस्टन एक अन्य सामग्री है जिसका उपयोग आमतौर पर अर्धचालक उपकरणों में किया जाता है, विशेष रूप से संपर्क वाया और फिलिंग के माध्यम से। टंगस्टन सीएमपी घोल में अक्सर सिलिका जैसे अपघर्षक कण और अंतर्निहित परतों को प्रभावित किए बिना टंगस्टन को हटाने के लिए डिज़ाइन किए गए विशिष्ट रासायनिक एजेंट होते हैं।

सीएमपी पॉलिशिंग घोल क्यों महत्वपूर्ण है?

सीएमपी घोल यह सुनिश्चित करने के लिए अभिन्न अंग है कि सिलिकॉन वेफर की सतह प्राचीन है, जो सीधे अंतिम अर्धचालक उपकरणों की कार्यक्षमता और प्रदर्शन को प्रभावित करती है। यदि घोल को सावधानीपूर्वक तैयार या लागू नहीं किया जाता है, तो इससे दोष, खराब सतह समतलता या संदूषण हो सकता है, जो सभी माइक्रोचिप्स के प्रदर्शन से समझौता कर सकते हैं और उत्पादन लागत में वृद्धि कर सकते हैं।

उच्च गुणवत्ता वाले सीएमपी घोल का उपयोग करने के कुछ लाभों में शामिल हैं:

• बेहतर वेफर उपज: उचित पॉलिशिंग यह सुनिश्चित करती है कि अधिक वेफर्स आवश्यक विनिर्देशों को पूरा करते हैं, दोषों की संख्या को कम करते हैं और समग्र उपज में सुधार करते हैं।
• बढ़ी हुई प्रक्रिया दक्षता: सही घोल पॉलिशिंग प्रक्रिया को अनुकूलित कर सकता है, जिससे वेफर तैयारी से जुड़े समय और लागत को कम किया जा सकता है।
• उन्नत डिवाइस प्रदर्शन: एकीकृत सर्किट के प्रदर्शन के लिए एक चिकनी और समान वेफर सतह महत्वपूर्ण है, जो प्रसंस्करण शक्ति से लेकर ऊर्जा दक्षता तक सब कुछ प्रभावित करती है।