化学机械抛光技术原理及应用(上)

讲师风采
黄雅婷
北京工商大学材料与机械工程学院讲师
讲师简介:
黄雅婷,北京工商大学材料与机械工程学院讲师。
视频简介:
CMP技术是机械削磨和化学腐蚀的组合技术,它借助超微粒子的研磨作用以及浆料的化学腐蚀作用在被研磨的介质表面上形成光洁平坦表面。如今大规模的电子产品催生了化学机械抛光技术的广泛应用,使得这一项老技术焕发了新的生命力,在集成电路及微电子生产方面,它是实现大面积全局平坦的唯一解决方案,在现代社会电子化进程中起着举足轻重的作用。
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各位同学晚上好,今天我给大家做的这个报告,题目是 化学机械抛光技术原理及应用。 化学机械抛光技术呢,我们从他的这个英文名Chemical mechanical polishing .可以看出来呢,他是一个化学机械平坦化的过程,他是一种新兴的精密制造技术,简称是CMP,今天我们给大家介绍了,报告里面,从这五个方面做一下讲解。首先介绍介绍应用背景,然后过程原理,一些关键技术,然后呢,和这个抛光技术密不可分的清洗技术以及现在研究的一些热点问题。 首先介绍一下应用背景,大家现在都有手机,都用电脑,是不是都看液晶电视,家里还是普通的电视,你们的电脑是用的什么样的CPU啊?我这是intel最新款的这个I7的CPU,那么这呢,是希捷的一个,不太新的硬盘。 这呢,是苹果公司出的,ipad和iphone,都算是比较新的产品了,又时髦又新潮,这些产品。大大的改变了我们的生活,但大家知道他们的核心部件是怎么生产和制造出来的吗?不知道是吧?这个呢?这个呢,就是我们的化学机械抛光技术,应用的非常广泛的一个方面。就是因为现在这个大规模的电子产品,用着高速的集成电路,计算机制造的要求越来越高,所以呢,才催生了我们这个化学机械抛光技术。 这里面有CPU的制造,显卡的制造,内存,显示器,平板,平板显示器,硬盘。各种移动设备,以及闪存,等等这些。我这只有一些例子,大家知道在微电子行业有一条黄金定律,叫作摩尔定律。这个呢,是由摩尔先生本人发明的,这个摩尔先生是intel公司的创始人之一。他呢,当时在这个芯片发明之后,他就出了这么一条定律,预测说集成电路的运算速度,这个发展以及芯片的限宽的缩小程度。是每年翻一番,运算速度翻一番,限宽需要减半。主要呢,这里介绍的是我们的运算速度翻一番,这里最开始是在这。 在1971年的时候intel出的4004的芯片,他那时候的运算速度呢,只有108千赫兹。108千赫兹,那时候这个芯片上的限宽是10微米,而到了这个2008年的时候,intel推出了这个45纳米限宽的芯片,他的运算速度达到了,2.8吉赫兹,吉赫兹,千赫兹和吉赫兹中间差了10的6次方,对吧?那他的运算速度,达到了将近3吉赫兹。 这么二十多年时候呢,我们的这个芯片的运算速度,翻了多少番呢?芯片的运算速度,大概翻了3000多倍,3000多倍,我们把每一年的这个预算速度做一下记录,划这么一条曲线。正好符合这条,当时他的预测,摩尔先生现在也应职于intel公司,每周大概上一两次班去视察一下他的员工们。那这里面的这个图,就是我们现在生产的时候所使用的晶元,这是我们芯片的一个外形,那这个,这个很小的sem的图呢,则给出了我们现在的这个限宽的一个情况。 集成电路的制造,他是一个点沙成金的过程,我们可以看到,硅片最初的来源,就是地球上最为常见的沙子,沙子在高温下就可以加工成多晶硅块, 多晶硅块经过多次的提纯形成了这种,单晶硅棒,然后我们用金刚石的刀片,把单晶硅棒切成一片一片的这样子的晶元,直接切割完的晶元是不能直接在上面做电路的,我们需要把他进行抛光,这个抛光呢,我们把他进行平坦化,进行抛光。这个操作就是化学机械抛光的一个最基本的应用。 抛光技术大家知道是一项非常传统的工艺了,你像什么抛光的铜镜了,抛光的玻璃,这个都是非常传统的记忆了。然而化学机械抛光呢,应用在这个集成电路的制造,可以说是一种老技术焕发了新的生命力了,那么在这个硅晶元的这个制造上,最开始,使用我们的化学机械抛光的技术。而现在之所以越用越多,也是因为我们对这个晶元的下一步加工的过程当中,我们在上面制造各种的线路图形,现在制造这种集成电路芯片的时候,那个技术,跟大家原来的想的那个印刷电路板的那个限宽的密集度已经差的不是一点两点了是吧? 你要想做出这种,那你的导电的限宽的话,不是说你把那个片子上面 涂点那个防腐蚀液,泡在水里面泡一泡,就可以的。传统的呢,曾经有一段时间八十年代左右那时候用光刻技术,到了九十年代也逐渐的不能满足我们的生产需要,所以在现在晶元的这个进一步的加工当中,我们还需要用到这个化学机械抛光作用。 在给大家讲一个这个应用。这个磁盘,磁记录技术,我们最开始使用的这个磁盘,硬盘,我记得我家1997年的时候,买第一台电脑。我就不说我们家使那个学校和单位的电脑那种,只有几百兆的那种硬盘的时候了。我们家1997年买了第一台电脑,显示器是买的当时最贵的,然后硬盘主板,都是国外那个朋友带回来的,当时那个硬盘是4G,在国内几乎很难买的到。97年的时候,那个时候我们家就是这样一台电脑。但是现在如果不是泰国发了洪水的话呢 ,我们去买一块1T的硬盘或者2T的硬盘,我记得1T的硬盘好像是八九百块钱吧?还是2T的硬盘啊?会了是吧?现在发洪

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