Ang paggama sa matag produkto sa semiconductor nanginahanglan og gatusan ka mga proseso. Gibahin namo ang tibuok proseso sa paggama ngadto sa walo ka mga lakang:tinapay nga ostiyapagproseso-oksihenasyon-photolithography-etching-thin film deposition-epitaxial growth-diffusion-ion implantation.
Aron matabangan ka nga masabtan ug mailhan ang mga semiconductor ug mga may kalabutan nga proseso, among ipagawas ang mga artikulo sa WeChat sa matag isyu aron ipaila ang matag usa sa mga lakang sa ibabaw usa-usa.
Sa miaging artikulo, nahisgotan nga aron mapanalipdan angtinapay nga ostiyagikan sa nagkalain-laing mga hugaw, usa ka oxide film ang gihimo--proseso sa oksihenasyon. Karon atong hisgutan ang "proseso sa photolithography" sa pagkuha og litrato sa semiconductor design circuit sa wafer uban sa oxide film nga naporma.
Proseso sa potolitograpiya
1. Unsa ang proseso sa photolithography
Ang photolithography mao ang paghimo sa mga sirkito ug mga functional area nga gikinahanglan para sa paghimo og chip.
Ang kahayag nga gipagawas sa makina sa photolithography gigamit aron ibutyag ang nipis nga pelikula nga gitabonan og photoresist pinaagi sa usa ka maskara nga adunay disenyo. Ang photoresist mag-usab sa mga kabtangan niini human makita ang kahayag, aron ang disenyo sa maskara makopya sa nipis nga pelikula, aron ang nipis nga pelikula adunay function sa usa ka electronic circuit diagram. Kini ang papel sa photolithography, susama sa pagkuha og mga litrato gamit ang kamera. Ang mga litrato nga gikuha sa kamera giimprinta sa pelikula, samtang ang photolithography wala mag-ukit og mga litrato, apan mga circuit diagram ug uban pang elektronik nga mga sangkap.
Ang Photolithography usa ka tukma nga teknolohiya sa micro-machining
Ang kombensyonal nga photolithography usa ka proseso nga naggamit ug ultraviolet light nga adunay wavelength nga 2000 ngadto sa 4500 angstroms isip image information carrier, ug naggamit ug photoresist isip intermediate (image recording) medium aron makab-ot ang transformation, transfer ug processing sa graphics, ug sa katapusan ipadala ang image information ngadto sa chip (kasagaran silicon chip) o dielectric layer.
Maingon nga ang photolithography mao ang pundasyon sa modernong semiconductor, microelectronics, ug mga industriya sa impormasyon, ug ang photolithography direktang nagtino sa lebel sa pag-uswag niining mga teknolohiya.
Sulod sa kapin sa 60 ka tuig sukad sa malampusong pag-imbento sa integrated circuits niadtong 1959, ang gilapdon sa linya sa mga graphics niini mikunhod og mga upat ka order sa magnitude, ug ang integrasyon sa circuit miuswag og kapin sa unom ka order sa magnitude. Ang paspas nga pag-uswag niining mga teknolohiya panguna nga gipahinungod sa pag-uswag sa photolithography.
(Mga kinahanglanon para sa teknolohiya sa photolithography sa nagkalain-laing ang-ang sa pag-uswag sa integrated circuit manufacturing)
2. Mga batakang prinsipyo sa photolithography
Ang mga materyales sa photolithography kasagarang nagtumong sa mga photoresist, nailhan usab nga photoresist, nga mao ang labing kritikal nga mga materyales nga magamit sa photolithography. Kini nga klase sa materyal adunay mga kinaiya sa reaksyon sa kahayag (lakip ang makita nga kahayag, ultraviolet light, electron beam, ug uban pa). Human sa reaksyon sa photochemical, ang pagkatunaw niini mausab pag-ayo.
Lakip niini, ang solubility sa positive photoresist sa developer motaas, ug ang nakuha nga pattern parehas sa mask; ang negative photoresist ang sukwahi, buot ipasabot, ang solubility mokunhod o mahimong dili matunaw human ma-expose sa developer, ug ang nakuha nga pattern sukwahi sa mask. Lahi ang application fields sa duha ka klase sa photoresist. Ang positive photoresist mas kasagarang gigamit, nga mokabat sa kapin sa 80% sa kinatibuk-an.
Ang naa sa ibabaw usa ka eskematiko nga dayagram sa proseso sa photolithography
(1) Pagdikit:
Buot ipasabot, pagporma og photoresist film nga parehas og gibag-on, lig-on nga pagdikit ug walay depekto sa silicon wafer. Aron mapalambo ang pagdikit tali sa photoresist film ug sa silicon wafer, kasagaran kinahanglan una nga usbon ang nawong sa silicon wafer gamit ang mga substansiya sama sa hexamethyldisilazane (HMDS) ug trimethylsilyldiethylamine (TMSDEA). Dayon, ang photoresist film giandam pinaagi sa spin coating.
(2) Pagluto sa dili pa magluto:
Human sa spin coating, ang photoresist film aduna gihapoy igong gidaghanon sa solvent. Human sa pagluto sa mas taas nga temperatura, ang solvent mahimong makuha sa labing gamay nga posible. Human sa pre-baking, ang sulod sa photoresist mokunhod ngadto sa mga 5%.
(3) Pagkaladlad:
Sa ato pa, ang photoresist naladlad sa kahayag. Niining higayona, mahitabo ang photoreaction, ug mahitabo ang kalainan sa solubility tali sa nalamdagan nga bahin ug sa wala nalamdagan nga bahin.
(4) Pag-uswag ug pagpatig-a:
Ang produkto ituslob sa developer. Niining higayona, ang nabutyag nga bahin sa positibong photoresist ug ang wala nabutyag nga bahin sa negatibong photoresist matunaw sa pag-uswag. Kini nagpresentar og tulo-ka-dimensyon nga sumbanan. Human sa pag-uswag, ang chip nagkinahanglan og taas nga temperatura nga proseso sa pagtambal aron mahimong usa ka gahi nga pelikula, nga nag-unang nagsilbi aron mapalambo pa ang pagtapot sa photoresist sa substrate.
(5) Pag-ukit:
Ang materyal ubos sa photoresist gi-etch. Apil niini ang liquid wet etching ug gaseous dry etching. Pananglitan, para sa wet etching sa silicon, gigamit ang acidic aqueous solution sa hydrofluoric acid; para sa wet etching sa copper, gigamit ang strong acid solution sama sa nitric acid ug sulfuric acid, samtang ang dry etching sagad mogamit og plasma o high-energy ion beams aron makadaot sa nawong sa materyal ug ma-etch kini.
(6) Pagtangtang sa gum:
Sa katapusan, ang photoresist kinahanglan nga tangtangon gikan sa ibabaw sa lente. Kini nga lakang gitawag og degumming.
Ang kaluwasan mao ang pinakaimportanteng isyu sa tanang produksiyon sa semiconductor. Ang mga nag-unang delikado ug makadaot nga mga gas sa photolithography sa proseso sa chip lithography mao ang mosunod:
1. Hydrogen peroxide
Ang hydrogen peroxide (H2O2) usa ka kusog nga oxidant. Ang direktang pagkontak mahimong hinungdan sa panghubag ug paso sa panit ug mata.
2. Xylene
Ang Xylene usa ka solvent ug developer nga gigamit sa negative lithography. Kini dali masunog ug adunay ubos nga temperatura nga 27.3℃ lamang (gibana-bana nga temperatura sa kwarto). Kini mobuto kung ang konsentrasyon sa hangin kay 1%-7%. Ang balik-balik nga pagkontak sa xylene mahimong hinungdan sa panghubag sa panit. Ang alisngaw sa xylene tam-is, susama sa baho sa airplane tack; ang pagkaladlad sa xylene mahimong hinungdan sa panghubag sa mga mata, ilong ug tutunlan. Ang paglanghap sa gas mahimong hinungdan sa sakit sa ulo, pagkalipong, pagkawala sa gana sa pagkaon ug kakapoy.
3. Hexamethyldisilazane (HMDS)
Ang Hexamethyldisilazane (HMDS) kasagarang gigamit isip primer layer aron madugangan ang pagtapot sa photoresist sa ibabaw sa produkto. Kini dali masunog ug adunay flash point nga 6.7°C. Kini mobuto kon ang konsentrasyon sa hangin kay 0.8%-16%. Ang HMDS kusog nga mo-react sa tubig, alkohol ug mineral acids aron mopagawas og ammonia.
4. Tetramethylammonium hydroxide
Ang Tetramethylammonium hydroxide (TMAH) kay kaylap nga gigamit isip developer para sa positive lithography. Kini makahilo ug makadaot. Mahimo kining makamatay kon matulon o direktang makontak sa panit. Ang pagkontak sa abog o gabon sa TMAH mahimong hinungdan sa panghubag sa mga mata, panit, ilong ug tutunlan. Ang paglanghap sa taas nga konsentrasyon sa TMAH mosangpot sa kamatayon.
5. Klorin ug fluorin
Ang chlorine (Cl2) ug fluorine (F2) parehong gigamit sa mga excimer laser isip mga tinubdan sa kahayag sa lawom nga ultraviolet ug extreme ultraviolet (EUV). Ang duha ka gas makahilo, morag luspad nga berde, ug adunay kusog nga baho nga makahasol. Ang paglanghap sa taas nga konsentrasyon niini nga gas mosangpot sa kamatayon. Ang fluorine gas mahimong mo-react sa tubig aron makahimo og hydrogen fluoride gas. Ang hydrogen fluoride gas usa ka kusog nga asido nga makahasol sa panit, mata ug respiratory tract ug mahimong hinungdan sa mga sintomas sama sa paso ug kalisud sa pagginhawa. Ang taas nga konsentrasyon sa fluoride mahimong hinungdan sa pagkahilo sa lawas sa tawo, nga hinungdan sa mga sintomas sama sa sakit sa ulo, pagsuka, kalibanga, ug koma.
6. Argon
Ang Argon (Ar) usa ka inert gas nga kasagaran dili direktang makadaot sa lawas sa tawo. Ubos sa normal nga mga kahimtang, ang hangin nga giginhawa sa mga tawo adunay mga 0.93% nga argon, ug kini nga konsentrasyon walay klaro nga epekto sa lawas sa tawo. Bisan pa, sa pipila ka mga kaso, ang argon mahimong makadaot sa lawas sa tawo.
Ania ang pipila ka posibleng mga sitwasyon: Sa usa ka sirado nga lugar, ang konsentrasyon sa argon mahimong motaas, sa ingon mokunhod ang konsentrasyon sa oksiheno sa hangin ug hinungdan sa hypoxia. Mahimo kini nga hinungdan sa mga simtomas sama sa pagkalipong, kakapoy, ug kalisod sa pagginhawa. Dugang pa, ang argon usa ka inert gas, apan mahimo kini nga mobuto ubos sa taas nga temperatura o taas nga presyur.
7. Neon
Ang Neon (Ne) usa ka lig-on, walay kolor, ug walay baho nga gas nga wala’y labot sa proseso sa pagginhawa sa tawo, busa ang pagginhawa sa taas nga konsentrasyon sa neon gas hinungdan sa hypoxia. Kung naa ka sa estado sa hypoxia sa dugay nga panahon, mahimo kang makasinati og mga simtomas sama sa sakit sa ulo, kasukaon, ug pagsuka. Dugang pa, ang neon gas mahimong mo-react sa ubang mga substansiya ubos sa taas nga temperatura o taas nga presyur nga hinungdan sa sunog o pagbuto.
8. Gas nga Xenon
Ang Xenon gas (Xe) usa ka lig-on, walay kolor ug walay baho nga gas nga dili moapil sa proseso sa pagginhawa sa tawo, busa ang pagginhawa sa taas nga konsentrasyon sa xenon gas hinungdan sa hypoxia. Kung naa ka sa estado sa hypoxia sa dugay nga panahon, mahimo kang makasinati og mga simtomas sama sa sakit sa ulo, kasukaon, ug pagsuka. Dugang pa, ang neon gas mahimong mo-react sa ubang mga substansiya ubos sa taas nga temperatura o taas nga presyur aron hinungdan sa sunog o pagbuto.
9. Gas nga kripton
Ang Krypton gas (Kr) usa ka lig-on, walay kolor, ug walay baho nga gas nga dili moapil sa proseso sa pagginhawa sa tawo, busa ang pagginhawa sa taas nga konsentrasyon sa krypton gas hinungdan sa hypoxia. Kung naa ka sa estado sa hypoxia sa dugay nga panahon, mahimo kang makasinati og mga simtomas sama sa sakit sa ulo, kasukaon, ug pagsuka. Dugang pa, ang xenon gas mahimong mo-react sa ubang mga substansiya ubos sa taas nga temperatura o taas nga presyur aron hinungdan sa sunog o pagbuto. Ang pagginhawa sa usa ka palibot nga kulang sa oksiheno mahimong hinungdan sa hypoxia. Kung naa ka sa estado sa hypoxia sa dugay nga panahon, mahimo kang makasinati og mga simtomas sama sa sakit sa ulo, kasukaon, ug pagsuka. Dugang pa, ang krypton gas mahimong mo-react sa ubang mga substansiya ubos sa taas nga temperatura o taas nga presyur aron hinungdan sa sunog o pagbuto.
Mga solusyon sa pag-ila sa delikado nga gas para sa industriya sa semiconductor
Ang industriya sa semiconductor naglambigit sa produksiyon, paggama, ug proseso sa mga gas nga dali masunog, mobuto, makahilo, ug makadaot. Isip tiggamit sa mga gas sa mga planta sa paggama sa semiconductor, ang matag kawani kinahanglan nga masabtan ang datos sa kaluwasan sa lainlaing mga delikado nga gas sa dili pa gamiton, ug kinahanglan mahibal-an kung giunsa pag-atubang ang mga pamaagi sa emerhensya kung kini nga mga gas moagas.
Sa produksiyon, paggama, ug pagtipig sa industriya sa semiconductor, aron malikayan ang pagkawala sa kinabuhi ug kabtangan nga gipahinabo sa pagtulo niining mga delikado nga gas, gikinahanglan ang pag-instalar og mga instrumento sa pag-detect sa gas aron mamatikdan ang target nga gas.
Ang mga gas detector nahimong importante nga mga instrumento sa pagmonitor sa kalikopan sa industriya sa semiconductor karon, ug mao usab ang labing direkta nga mga himan sa pagmonitor.
Kanunay nga gihatagan og pagtagad sa Riken Keiki ang luwas nga pag-uswag sa industriya sa paggama sa semiconductor, nga adunay misyon sa paghimo og luwas nga palibot sa pagtrabaho alang sa mga tawo, ug gipahinungod ang kaugalingon sa pagpalambo sa mga sensor sa gas nga angay alang sa industriya sa semiconductor, paghatag og makatarunganon nga mga solusyon alang sa lainlaing mga problema nga nasugatan sa mga tiggamit, ug padayon nga pag-upgrade sa mga gimbuhaton sa produkto ug pag-optimize sa mga sistema.
Oras sa pag-post: Hulyo-16-2024