Hər bir yarımkeçirici məhsulun istehsalı yüzlərlə proses tələb edir. Bütün istehsal prosesini səkkiz mərhələyə bölürük:vafliemal-oksidləşmə-fotolitoqrafiya-aşındırma-nazik təbəqə çöküntüsü-epitaksial böyümə-diffuziya-ion implantasiyası.
Yarımkeçiriciləri və əlaqəli prosesləri başa düşməyinizə və tanımağınıza kömək etmək üçün hər buraxılışda WeChat məqalələrini yuxarıdakı addımların hər birini bir-bir təqdim etməyə təşviq edəcəyik.
Əvvəlki məqalədə qeyd olunmuşdu ki, qorumaq üçünvaflimüxtəlif çirklərdən oksid təbəqəsi - oksidləşmə prosesi hazırlanmışdır. Bu gün biz oksid təbəqəsi əmələ gələn lövhə üzərində yarımkeçirici dizayn dövrəsinin fotoşəklinin çəkilməsinin "fotolitoqrafiya prosesini" müzakirə edəcəyik.
Fotolitoqrafiya prosesi
1. Fotolitoqrafiya prosesi nədir?
Fotolitoqrafiya, çip istehsalı üçün lazım olan dövrələri və funksional sahələri yaratmaqdır.
Fotolitoqrafiya aparatı tərəfindən yayılan işıq, fotorezistlə örtülmüş nazik təbəqəni naxışlı maska vasitəsilə ifşa etmək üçün istifadə olunur. Fotorezist işığı gördükdən sonra öz xüsusiyyətlərini dəyişdirəcək və beləliklə, maskadakı naxış nazik təbəqəyə köçürüləcək və beləliklə, nazik təbəqə elektron dövrə diaqramı funksiyasına malik olacaq. Bu, fotolitoqrafiyanın roludur, kamera ilə şəkil çəkməyə bənzəyir. Kamera tərəfindən çəkilən fotoşəkillər plyonkaya çap olunur, fotolitoqrafiya isə fotoşəkilləri deyil, dövrə diaqramlarını və digər elektron komponentləri həkk edir.
Fotolitoqrafiya dəqiq mikro emal texnologiyasıdır
Ənənəvi fotolitoqrafiya, görüntü məlumat daşıyıcısı kimi 2000 ilə 4500 anqstrem arasında dalğa uzunluğunda ultrabənövşəyi işığı istifadə edən və qrafiklərin çevrilməsinə, ötürülməsinə və emalına nail olmaq üçün aralıq (görüntü qeydi) mühit kimi fotorezistdən istifadə edən və nəhayət, görüntü məlumatını çipə (əsasən silikon çipə) və ya dielektrik təbəqəyə ötürən bir prosesdir.
Deyə bilərik ki, fotolitoqrafiya müasir yarımkeçirici, mikroelektronika və informasiya sənayesinin təməlidir və fotolitoqrafiya bu texnologiyaların inkişaf səviyyəsini birbaşa müəyyən edir.
1959-cu ildə inteqral sxemlərin uğurlu ixtirasından bəri 60 ildən çox müddət ərzində onun qrafiklərinin xətt eni təxminən dörd dəfə azaldılmış və sxem inteqrasiyası altı dəfədən çox yaxşılaşdırılmışdır. Bu texnologiyaların sürətli inkişafı əsasən fotolitoqrafiyanın inkişafı ilə əlaqələndirilir.
(İnteqral sxem istehsalının müxtəlif inkişaf mərhələlərində fotolitoqrafiya texnologiyasına tələblər)
2. Fotolitoqrafiyanın əsas prinsipləri
Fotolitoqrafiya materialları ümumiyyətlə fotolitoqrafiyada ən vacib funksional materiallar olan fotorezistlərə, həmçinin fotorezistlərə aiddir. Bu tip material işıq (görünən işıq, ultrabənövşəyi işıq, elektron şüası və s. daxil olmaqla) reaksiyasının xüsusiyyətlərinə malikdir. Fotokimyəvi reaksiyadan sonra onun həllolma qabiliyyəti əhəmiyyətli dərəcədə dəyişir.
Bunların arasında müsbət fotorezistin geliştiricidə həllolma qabiliyyəti artır və əldə edilən naxış maska ilə eynidir; mənfi fotorezist isə əksinədir, yəni geliştiriciyə məruz qaldıqdan sonra həllolma qabiliyyəti azalır və ya hətta həllolmayan hala gəlir və əldə edilən naxış maska ilə əksinədir. İki növ fotorezistin tətbiq sahələri fərqlidir. Müsbət fotorezistlər daha çox istifadə olunur və ümumi miqdarın 80%-dən çoxunu təşkil edir.
Yuxarıda fotolitoqrafiya prosesinin sxematik diaqramı verilmişdir
(1) Yapışdırma:
Yəni, vahid qalınlığa, güclü yapışmaya və silikon lövhədə heç bir qüsuru olmayan fotorezist təbəqəsi yaratmaq. Fotorezist təbəqəsi ilə silikon lövhə arasındakı yapışmanı artırmaq üçün əvvəlcə silikon lövhənin səthini heksametildisilazan (HMDS) və trimetilsilildietilamin (TMSDEA) kimi maddələrlə dəyişdirmək lazımdır. Daha sonra fotorezist təbəqəsi spin örtüklə hazırlanır.
(2) Əvvəlcədən bişirmə:
Spin örtükdən sonra fotorezist təbəqəsi hələ də müəyyən miqdarda həlledici ehtiva edir. Daha yüksək temperaturda bişirildikdən sonra həlledici mümkün qədər az miqdarda çıxarıla bilər. Əvvəlcədən bişirildikdən sonra fotorezistin tərkibi təxminən 5%-ə qədər azalır.
(3) Təsir:
Yəni, fotorezist işığa məruz qalır. Bu zaman fotoreaksiya baş verir və işıqlandırılmış hissə ilə işıqlandırılmamış hissə arasında həllolma fərqi yaranır.
(4) İnkişaf və möhkəmləndirmə:
Məhsul geliştiriciyə batırılır. Bu zaman müsbət fotorezistin açıq sahəsi və mənfi fotorezistin açıq olmayan sahəsi geliştirmədə həll olacaq. Bu, üçölçülü bir naxış təqdim edir. Geliştirildikdən sonra çipin sərt bir təbəqə halına gəlməsi üçün yüksək temperaturlu emal prosesinə ehtiyac duyulur ki, bu da əsasən fotorezistin substrata yapışmasını daha da artırmağa xidmət edir.
(5) Oyma:
Fotorezistin altındakı material aşındırılır. Buraya maye yaş aşındırma və qaz halında quru aşındırma daxildir. Məsələn, silisiumun yaş aşındırılması üçün hidroflüor turşusunun turşulu sulu məhlulu istifadə olunur; misin yaş aşındırılması üçün azot turşusu və sulfat turşusu kimi güclü turşu məhlulu istifadə olunur, quru aşındırma isə materialın səthinə zərər vermək və onu aşındırmaq üçün tez-tez plazma və ya yüksək enerjili ion şüalarından istifadə edir.
(6) Saqqızın təmizlənməsi:
Nəhayət, fotorezist linzanın səthindən çıxarılmalıdır. Bu addım dezinfeksiya adlanır.
Təhlükəsizlik bütün yarımkeçirici istehsalında ən vacib məsələdir. Çip litoqrafiya prosesində əsas təhlükəli və zərərli fotolitoqrafiya qazları aşağıdakılardır:
1. Hidrogen peroksid
Hidrogen peroksid (H2O2) güclü oksidləşdirici maddədir. Birbaşa təmas dəri və göz iltihabına və yanıqlara səbəb ola bilər.
2. Ksilol
Ksilen, mənfi litoqrafiyada istifadə olunan bir həlledici və inkişaf etdiricidir. Alışqandır və yalnız 27.3℃ (təxminən otaq temperaturu) aşağı temperatura malikdir. Havadakı konsentrasiyası 1%-7% olduqda partlayıcıdır. Ksilenlə təkrar təmas dəri iltihabına səbəb ola bilər. Ksilen buxarı şirindir, təyyarə ləvazimatının qoxusuna bənzəyir; ksilenə məruz qalma gözlərin, burunun və boğazın iltihabına səbəb ola bilər. Qazın inhalyasiyası baş ağrısına, başgicəllənməyə, iştahsızlığa və yorğunluğa səbəb ola bilər.
3. Heksametildisilazan (HMDS)
Heksametildisilazan (HMDS) ən çox məhsulun səthində fotorezistin yapışmasını artırmaq üçün astar təbəqəsi kimi istifadə olunur. O, tez alışır və alışma nöqtəsi 6,7°C-dir. Havadakı konsentrasiyası 0,8%-16% olduqda partlayıcı olur. HMDS su, spirt və mineral turşularla güclü reaksiyaya girərək ammonyak buraxır.
4. Tetrametilamonium hidroksid
Tetrametilamonium hidroksid (TMAH) müsbət litoqrafiya üçün inkişaf etdirici kimi geniş istifadə olunur. Zəhərli və korroziyaya uğrayandır. Udulduqda və ya dəri ilə birbaşa təmasda olduqda ölümcül ola bilər. TMAH tozu və ya dumanla təmas gözlərin, dərinin, burun və boğazın iltihabına səbəb ola bilər. Yüksək konsentrasiyalı TMAH-ın inhalyasiyası ölümə səbəb ola bilər.
5. Xlor və flüor
Xlor (Cl2) və flüor (F2) eksimer lazerlərdə dərin ultrabənövşəyi və həddindən artıq ultrabənövşəyi (EUV) işıq mənbələri kimi istifadə olunur. Hər iki qaz zəhərlidir, açıq yaşıl rəngdə görünür və güclü qıcıqlandırıcı qoxuya malikdir. Bu qazın yüksək konsentrasiyalarının inhalyasiyası ölümə səbəb olacaq. Flüor qazı su ilə reaksiyaya girərək hidrogen flüorid qazı əmələ gətirə bilər. Hidrogen flüorid qazı dərini, gözləri və tənəffüs yollarını qıcıqlandıran və yanıqlar və nəfəs almaqda çətinlik kimi simptomlara səbəb ola bilən güclü bir turşudur. Flüoridin yüksək konsentrasiyası insan bədənində zəhərlənməyə səbəb ola bilər, baş ağrısı, qusma, ishal və koma kimi simptomlara səbəb ola bilər.
6. Arqon
Arqon (Ar) adətən insan bədəninə birbaşa zərər verməyən inert qazdır. Normal şəraitdə insanların nəfəs aldığı havada təxminən 0,93% arqon olur və bu konsentrasiyanın insan bədəninə heç bir təsiri yoxdur. Lakin bəzi hallarda arqon insan bədəninə zərər verə bilər.
Bəzi mümkün vəziyyətlər bunlardır: Qapalı məkanda arqonun konsentrasiyası arta bilər və bununla da havadakı oksigen konsentrasiyasını azalda və hipoksiyaya səbəb ola bilər. Bu, başgicəllənmə, yorğunluq və nəfəs darlığı kimi simptomlara səbəb ola bilər. Bundan əlavə, arqon inert qazdır, lakin yüksək temperatur və ya yüksək təzyiq altında partlaya bilər.
7. Neon
Neon (Ne) sabit, rəngsiz və qoxusuz bir qazdır və insanın tənəffüs prosesində iştirak etmir, buna görə də yüksək konsentrasiyalı neon qazı ilə nəfəs almaq hipoksiyaya səbəb olacaq. Uzun müddət hipoksiya vəziyyətində olsanız, baş ağrısı, ürəkbulanma və qusma kimi simptomlarla qarşılaşa bilərsiniz. Bundan əlavə, neon qazı yüksək temperatur və ya yüksək təzyiq altında digər maddələrlə reaksiyaya girərək yanğına və ya partlayışa səbəb ola bilər.
8. Ksenon qazı
Ksenon qazı (Xe) insanın tənəffüs prosesində iştirak etməyən sabit, rəngsiz və qoxusuz bir qazdır, buna görə də yüksək konsentrasiyalı ksenon qazı ilə nəfəs almaq hipoksiyaya səbəb olacaq. Uzun müddət hipoksiya vəziyyətində olsanız, baş ağrısı, ürəkbulanma və qusma kimi simptomlarla qarşılaşa bilərsiniz. Bundan əlavə, neon qazı yüksək temperatur və ya yüksək təzyiq altında digər maddələrlə reaksiyaya girərək yanğına və ya partlayışa səbəb ola bilər.
9. Kripton qazı
Kripton qazı (Kr) insanın tənəffüs prosesində iştirak etməyən sabit, rəngsiz və qoxusuz bir qazdır, buna görə də kripton qazının yüksək konsentrasiyasında nəfəs almaq hipoksiyaya səbəb olacaq. Uzun müddət hipoksiya vəziyyətində olsanız, baş ağrısı, ürəkbulanma və qusma kimi simptomlarla qarşılaşa bilərsiniz. Bundan əlavə, ksenon qazı yüksək temperatur və ya yüksək təzyiq altında digər maddələrlə reaksiyaya girərək yanğına və ya partlayışa səbəb ola bilər. Oksigen çatışmazlığı olan bir mühitdə nəfəs almaq hipoksiyaya səbəb ola bilər. Uzun müddət hipoksiya vəziyyətində olsanız, baş ağrısı, ürəkbulanma və qusma kimi simptomlarla qarşılaşa bilərsiniz. Bundan əlavə, kripton qazı yüksək temperatur və ya yüksək təzyiq altında digər maddələrlə reaksiyaya girərək yanğına və ya partlayışa səbəb ola bilər.
Yarımkeçirici sənayesi üçün təhlükəli qaz aşkarlama həlləri
Yarımkeçirici sənayesi alışan, partlayıcı, zəhərli və zərərli qazların istehsalı, istehsalı və emalı ilə məşğul olur. Yarımkeçirici istehsal zavodlarında qaz istifadəçisi olaraq, hər bir işçi istifadə etməzdən əvvəl müxtəlif təhlükəli qazların təhlükəsizlik məlumatlarını başa düşməli və bu qazlar sızdıqda təcili prosedurlarla necə davranacağını bilməlidir.
Yarımkeçirici sənayesinin istehsalı, istehsalı və saxlanmasında, bu təhlükəli qazların sızması nəticəsində yaranan həyat və əmlak itkisinin qarşısını almaq üçün hədəf qazı aşkar etmək üçün qaz aşkarlama cihazları quraşdırmaq lazımdır.
Qaz detektorları bugünkü yarımkeçiricilər sənayesində vacib ətraf mühit monitorinq alətlərinə çevrilib və eyni zamanda ən birbaşa monitorinq alətləridir.
Riken Keiki insanlar üçün təhlükəsiz iş mühiti yaratmaq missiyası ilə yarımkeçirici istehsal sənayesinin təhlükəsiz inkişafına həmişə diqqət yetirmiş və yarımkeçirici sənayesi üçün uyğun qaz sensorlarının hazırlanmasına, istifadəçilərin qarşılaşdığı müxtəlif problemlər üçün ağlabatan həllər təqdim etməsinə, məhsul funksiyalarının davamlı olaraq təkmilləşdirilməsinə və sistemlərin optimallaşdırılmasına özünü həsr etmişdir.
Yazı vaxtı: 16 iyul 2024