Вытворчасць кожнага паўправадніковага прадукту патрабуе сотняў працэсаў. Мы падзяляем увесь вытворчы працэс на восем этапаў:вафляапрацоўка-акісленне-фаталітаграфія-траўленне-асаджэнне тонкіх плёнак-эпітаксіяльны рост-дыфузія-іённая імплантацыя.
Каб дапамагчы вам зразумець і распазнаць паўправаднікі і звязаныя з імі працэсы, мы будзем публікаваць артыкулы WeChat у кожным выпуску, каб па чарзе азнаёміць вас з кожным з вышэйпералічаных крокаў.
У папярэднім артыкуле згадвалася, што для абаронывафляз розных прымешак была створана аксідная плёнка — працэс акіслення. Сёння мы абмяркуем «працэс фоталітаграфіі», пры якім фатаграфуецца паўправадніковая схема на пласціне са сфарміраванай аксіднай плёнкай.
Працэс фоталітаграфіі
1. Што такое працэс фоталітаграфіі
Фоталітаграфія прызначана для стварэння схем і функцыянальных абласцей, неабходных для вытворчасці мікрасхем.
Святло, якое выпраменьвае фоталітаграфічная машына, выкарыстоўваецца для экспазіцыі тонкай плёнкі, пакрытай фотарэзістам, праз маску з малюнкам. Фотарэзіст зменіць свае ўласцівасці пасля ўздзеяння святла, так што малюнак на масцы капіюецца на тонкую плёнку, у выніку чаго тонкая плёнка выконвае функцыю электроннай схемы. Гэта роля фоталітаграфіі, падобная да фатаграфавання камерай. Фотаздымкі, зробленыя камерай, друкуюцца на плёнцы, пры гэтым фоталітаграфія гравіруе не фатаграфіі, а схемы і іншыя электронныя кампаненты.
Фоталітаграфія — гэта дакладная тэхналогія мікраапрацоўкі
Звычайная фоталітаграфія — гэта працэс, у якім у якасці носьбіта інфармацыі аб выяве выкарыстоўваецца ультрафіялетавае святло з даўжынёй хвалі ад 2000 да 4500 ангстрэм, а фотарэзіст — прамежкавы (запіс выявы) агент для пераўтварэння, перадачы і апрацоўкі графікі, і, нарэшце, інфармацыя аб выяве перадаецца на чып (у асноўным крэмніевы чып) або дыэлектрычны пласт.
Можна сказаць, што фоталітаграфія з'яўляецца асновай сучаснай паўправадніковай, мікраэлектроннай і інфармацыйнай прамысловасці, і фоталітаграфія непасрэдна вызначае ўзровень развіцця гэтых тэхналогій.
За больш чым 60 гадоў з моманту паспяховага вынаходніцтва інтэгральных схем у 1959 годзе шырыня лініі іх графікі скарацілася прыкладна на чатыры парадкі, а інтэграцыя схем палепшылася больш чым на шэсць парадкаў. Хуткі прагрэс гэтых тэхналогій у асноўным тлумачыцца развіццём фоталітаграфіі.
(Патрабаванні да тэхналогіі фоталітаграфіі на розных этапах развіцця вытворчасці інтэгральных схем)
2. Асноўныя прынцыпы фоталітаграфіі
Фоталітаграфічныя матэрыялы звычайна адносяцца да фотарэзістаў, таксама вядомых як фотарэзісты, якія з'яўляюцца найбольш важнымі функцыянальнымі матэрыяламі ў фоталітаграфіі. Гэты тып матэрыялу мае характарыстыкі рэакцыі на святло (у тым ліку бачнае святло, ультрафіялетавае святло, электронны прамень і г.д.). Пасля фотахімічнай рэакцыі яго растваральнасць значна змяняецца.
Сярод іх растваральнасць станоўчага фотарэзіста ў праяўляльніку павялічваецца, і атрыманы малюнак такі ж, як і ў маскі; у адмоўнага фотарэзіста наадварот, гэта значыць, растваральнасць памяншаецца або нават становіцца нерастваральнай пасля ўздзеяння праяўляльніка, і атрыманы малюнак супрацьлеглы масцы. Сферы прымянення гэтых двух тыпаў фотарэзістаў розныя. Станоўчыя фотарэзісты выкарыстоўваюцца часцей, складаючы больш за 80% ад агульнай колькасці.
Вышэй прыведзена схематычная дыяграма працэсу фоталітаграфіі
(1) Склейванне:
Гэта значыць, на крэмніевай пласціне фарміруецца плёнка фотарэзісту з аднастайнай таўшчынёй, моцнай адгезіяй і без дэфектаў. Каб палепшыць адгезію паміж плёнкай фотарэзісту і крэмніевай пласцінай, часта неабходна спачатку мадыфікаваць паверхню крэмніевай пласціны такімі рэчывамі, як гексаметылдысілазан (HMDS) і трыметылсілілдыэтыламін (TMSDEA). Затым плёнка фотарэзісту рыхтуецца метадам нанясення пакрыццяў метадам кручэння.
(2) Папярэдняе выпяканне:
Пасля нанясення пакрыцця метадам кручэння ў плёнцы фотарэзісту застаецца пэўная колькасць растваральніка. Пасля запякання пры больш высокай тэмпературы растваральнік можна выдаліць як мага менш. Пасля папярэдняга запякання ўтрыманне фотарэзіста зніжаецца прыкладна да 5%.
(3) Экспазіцыя:
Гэта значыць, фотарэзіст падвяргаецца ўздзеянню святла. У гэты час адбываецца фотарэакцыя, і ўзнікае розніца ў растваральнасці паміж асветленай і неасветленай часткамі.
(4) Развіццё і ўмацаванне:
Прадукт апускаецца ў праяўляльнік. У гэты час асветленая зона станоўчага фотарэзіста і неасветленая зона адмоўнага фотарэзіста раствараюцца ў працэсе праяўлення. Гэта стварае трохмерны малюнак. Пасля праяўлення чып патрабуе высокатэмпературнай апрацоўкі, каб стаць цвёрдай плёнкай, якая ў асноўным служыць для далейшага паляпшэння адгезіі фотарэзіста да падкладкі.
(5) Травленне:
Матэрыял пад фотарэзістам падвяргаецца травленню. Гэта ўключае вадкаснае мокрае травленне і газавае сухое травленне. Напрыклад, для мокрага травлення крэмнію выкарыстоўваецца кіслы водны раствор плавікавай кіслаты; для мокрага травлення медзі выкарыстоўваецца моцны кіслотны раствор, напрыклад, азотная і серная кіслаты, у той час як пры сухім травленні часта выкарыстоўваюцца плазма або высокаэнергетычныя іённыя пучкі для пашкоджання паверхні матэрыялу і яго травлення.
(6) Дэгумаванне:
Нарэшце, фотарэзіст трэба выдаліць з паверхні лінзы. Гэты этап называецца дэгумаваннем.
Бяспека — найважнейшае пытанне ва ўсёй вытворчасці паўправаднікоў. Асноўнымі небяспечнымі і шкоднымі газамі для фоталітаграфіі ў працэсе літаграфіі чыпаў з'яўляюцца наступныя:
1. Перакіс вадароду
Перакіс вадароду (H2O2) — моцны акісляльнік. Непасрэдны кантакт можа выклікаць запаленне і апёкі скуры і вачэй.
2. Ксілол
Ксілол — гэта растваральнік і праяўляльнік, які выкарыстоўваецца ў негатыўнай літаграфіі. Ён лёгкаўзгаральны і мае нізкую тэмпературу ўсяго 27,3℃ (прыблізна пакаёвая тэмпература). Ён выбуханебяспечны пры канцэнтрацыі ў паветры 1%-7%. Паўторны кантакт з ксілолам можа выклікаць запаленне скуры. Пары ксілолу салодкія, падобныя на пах самалётнага глісеру; уздзеянне ксілолу можа выклікаць запаленне вачэй, носа і горла. Удыханне газу можа выклікаць галаўны боль, галавакружэнне, страту апетыту і стомленасць.
3. Гексаметылдысілазан (ГМДС)
Гексаметылдысілазан (ГМДС) часцей за ўсё выкарыстоўваецца ў якасці грунтоўкі для павелічэння адгезіі фотарэзісту да паверхні вырабу. Ён гаручы і мае тэмпературу ўспышкі 6,7°C. Выбуханебяспечны пры канцэнтрацыі ў паветры ад 0,8% да 16%. ГМДС моцна рэагуе з вадой, спіртам і мінеральнымі кіслотамі з вылучэннем аміяку.
4. Гідраксід тэтраметыламонію
Гідраксід тэтраметыламонію (ТМАГ) шырока выкарыстоўваецца ў якасці праяўляльніка для пазітыўнай літаграфіі. Ён таксічны і каразійны. Ён можа быць смяротным пры праглынанні або непасрэдным кантакце са скурай. Кантакт з пылам або туманам ТМАГ можа выклікаць запаленне вачэй, скуры, носа і горла. Удыханне высокіх канцэнтрацый ТМАГ прывядзе да смерці.
5. Хлор і фтор
Хлор (Cl2) і фтор (F2) выкарыстоўваюцца ў эксімерных лазерах у якасці крыніц глыбокага ультрафіялетавага і экстрэмальнага ультрафіялетавага (EUV) выпраменьвання. Абодва газы таксічныя, маюць светла-зялёны колер і моцны раздражняльны пах. Удыханне высокіх канцэнтрацый гэтага газу прывядзе да смерці. Фтор можа рэагаваць з вадой з утварэннем фторыстага вадароду. Фторысты вадарод — гэта моцная кіслата, якая раздражняе скуру, вочы і дыхальныя шляхі і можа выклікаць такія сімптомы, як апёкі і цяжкасці з дыханнем. Высокія канцэнтрацыі фтору могуць выклікаць атручванне арганізма чалавека, выклікаючы такія сімптомы, як галаўны боль, ваніты, дыярэя і кома.
6. Аргон
Аргон (Ar) — гэта інэртны газ, які звычайна не прычыняе непасрэднай шкоды арганізму чалавека. У звычайных умовах паветра, якім дыхаюць людзі, утрымлівае каля 0,93% аргону, і гэтая канцэнтрацыя не аказвае відавочнага ўплыву на арганізм чалавека. Аднак у некаторых выпадках аргон можа прычыніць шкоду арганізму чалавека.
Вось некалькі магчымых сітуацый: у замкнёнай прасторы канцэнтрацыя аргону можа павялічыцца, тым самым зніжаючы канцэнтрацыю кіслароду ў паветры і выклікаючы гіпаксію. Гэта можа выклікаць такія сімптомы, як галавакружэнне, стомленасць і дыхавіца. Акрамя таго, аргон — гэта інэртны газ, але ён можа выбухнуць пад уздзеяннем высокай тэмпературы або высокага ціску.
7. Неон
Неон (Ne) — гэта стабільны, бясколерны і без паху газ, які не ўдзельнічае ў дыханні чалавека, таму ўдыханне высокай канцэнтрацыі неону выкліча гіпаксію. Пры працяглым знаходжанні ў стане гіпаксіі могуць узнікнуць такія сімптомы, як галаўны боль, млоснасць і ваніты. Акрамя таго, неон можа рэагаваць з іншымі рэчывамі пры высокай тэмпературы або ціску, што прывядзе да пажару або выбуху.
8. Ксенон
Ксенон (Xe) — гэта стабільны газ без колеру і паху, які не ўдзельнічае ў дыханні чалавека, таму ўдыханне высокай канцэнтрацыі ксенону выкліча гіпаксію. Пры працяглым знаходжанні ў стане гіпаксіі могуць узнікнуць такія сімптомы, як галаўны боль, млоснасць і ваніты. Акрамя таго, неон можа рэагаваць з іншымі рэчывамі пры высокай тэмпературы або высокім ціску, што прывядзе да пажару або выбуху.
9. Крыптонавы газ
Крыптон (Kr) — гэта стабільны газ без колеру і паху, які не ўдзельнічае ў дыханні чалавека, таму ўдыханне крыптону ў высокай канцэнтрацыі выкліча гіпаксію. Пры працяглым знаходжанні ў стане гіпаксіі могуць узнікнуць такія сімптомы, як галаўны боль, млоснасць і ваніты. Акрамя таго, ксенон можа рэагаваць з іншымі рэчывамі пры высокай тэмпературы або высокім ціску, што прывядзе да пажару або выбуху. Удыханне ў асяроддзі з недахопам кіслароду можа выклікаць гіпаксію. Пры працяглым знаходжанні ў стане гіпаксіі могуць узнікнуць такія сімптомы, як галаўны боль, млоснасць і ваніты. Акрамя таго, крыптон можа рэагаваць з іншымі рэчывамі пры высокай тэмпературы або высокім ціску, што прывядзе да пажару або выбуху.
Рашэнні для выяўлення небяспечных газаў для паўправадніковай прамысловасці
Паўправадніковая прамысловасць займаецца вытворчасцю, вырабам і апрацоўкай лёгкаўзгаральных, выбуховых, таксічных і шкодных газаў. Кожны супрацоўнік, які карыстаецца газамі на заводах па вытворчасці паўправаднікоў, павінен разумець дадзеныя па бяспецы розных небяспечных газаў перад іх выкарыстаннем і ведаць, як дзейнічаць у надзвычайных сітуацыях пры ўцечцы гэтых газаў.
У вытворчасці, апрацоўцы і захоўванні паўправадніковай прамысловасці, каб пазбегнуць страты жыццяў і маёмасці з-за ўцечкі гэтых небяспечных газаў, неабходна ўсталяваць прыборы для выяўлення газу.
Газавыя дэтэктары сталі важнымі прыборамі маніторынгу навакольнага асяроддзя ў сучаснай паўправадніковай прамысловасці, а таксама з'яўляюцца найбольш непасрэднымі інструментамі маніторынгу.
Рыкен Кейкі заўсёды надавала ўвагу бяспечнаму развіццю паўправадніковай прамысловасці, маючы на мэце стварэнне бяспечных умоў працы для людзей, і прысвяціла сябе распрацоўцы газавых датчыкаў, прыдатных для паўправадніковай прамысловасці, прапаноўваючы разумныя рашэнні для розных праблем, з якімі сутыкаюцца карыстальнікі, і пастаянна мадэрнізуючы функцыі прадуктаў і аптымізуючы сістэмы.
Час публікацыі: 16 ліпеня 2024 г.