A fabricazione di ogni pruduttu semiconduttore richiede centinaie di prucessi. Dividimu tuttu u prucessu di fabricazione in ottu tappe:cialdatrasfurmazione-ossidazione-fotolitografia-incisione-deposizione di film sottile-crescita epitassiale-diffusione-impiantu ionicu.
Per aiutà vi à capisce è ricunnosce i semiconduttori è i prucessi cunnessi, pubblicheremu articuli WeChat in ogni numeru per presentà ognunu di i passi sopra menzionati unu per unu.
In l'articulu precedente, hè statu mintuvatu chì per prutege ucialdada diverse impurità, hè stata fatta una pellicola d'ossidu - prucessu d'ossidazione. Oghje discuteremu u "prucessu di fotolitografia" di fotografà u circuitu di cuncepimentu di semiconduttori nantu à a cialda cù a pellicola d'ossidu furmata.
Prucessu di fotolitografia
1. Chì ghjè u prucessu di fotolitografia
A fotolitografia serve à fà i circuiti è e zone funziunali necessarie per a pruduzzione di chip.
A luce emessa da a macchina di fotolitografia hè aduprata per espone a pellicola fina rivestita di fotoresist attraversu una maschera cù un mudellu. A fotoresist cambierà e so proprietà dopu avè vistu a luce, in modu chì u mudellu nantu à a maschera sia copiatu nantu à a pellicola fina, affinchì a pellicola fina abbia a funzione di un diagramma di circuitu elettronicu. Questu hè u rolu di a fotolitografia, simile à fà foto cù una camera. E foto scattate da a camera sò stampate nantu à a pellicola, mentre chì a fotolitografia ùn incide micca foto, ma diagrammi di circuiti è altri cumpunenti elettronichi.
A fotolitografia hè una tecnulugia di micro-machinazione precisa
A fotolitografia cunvinziunale hè un prucessu chì usa a luce ultravioletta cù una lunghezza d'onda da 2000 à 4500 angstrom cum'è purtatore d'infurmazioni d'imagine, è usa a fotoresist cum'è mezu intermediu (registrazione d'imagine) per ottene a trasfurmazione, u trasferimentu è u trattamentu di grafica, è infine trasmette l'infurmazioni d'imagine à u chip (principalmente chip di silicone) o à u stratu dielettricu.
Si pò dì chì a fotolitografia hè a basa di l'industrie muderne di semiconduttori, microelettronica è infurmazione, è a fotolitografia determina direttamente u livellu di sviluppu di ste tecnulugie.
In più di 60 anni dapoi l'invenzione riescita di i circuiti integrati in u 1959, a larghezza di linea di i so grafichi hè stata ridutta di circa quattru ordini di grandezza, è l'integrazione di i circuiti hè stata migliurata di più di sei ordini di grandezza. U rapidu prugressu di ste tecnulugie hè principalmente attribuitu à u sviluppu di a fotolitografia.
(Requisiti per a tecnulugia di fotolitografia in diverse fasi di sviluppu di a fabricazione di circuiti integrati)
2. Principii basi di a fotolitografia
I materiali di fotolitografia si riferiscenu generalmente à e fotoresiste, cunnisciute ancu cum'è fotoresiste, chì sò i materiali funziunali i più critici in a fotolitografia. Stu tipu di materiale hà e caratteristiche di a reazione di a luce (cumprese a luce visibile, a luce ultravioletta, u fasciu di elettroni, ecc.). Dopu à a reazione fotochimica, a so solubilità cambia significativamente.
Trà elle, a sulubilità di a fotoresist pusitiva in u sviluppatore aumenta, è u mudellu ottenutu hè u listessu chè a maschera; a fotoresist negativa hè u cuntrariu, vale à dì, a sulubilità diminuisce o ancu diventa insolubile dopu esse stata esposta à u sviluppatore, è u mudellu ottenutu hè u cuntrariu di a maschera. I campi d'applicazione di i dui tipi di fotoresist sò diffirenti. E fotoresist pusitive sò più cumunamente aduprate, rapprisentendu più di l'80% di u totale.
Quì sopra hè un diagramma schematicu di u prucessu di fotolitografia
(1) Incollatura:
Vale à dì, furmendu una pellicola di fotoresist cù un spessore uniforme, una forte adesione è senza difetti nantu à a cialda di siliciu. Per migliurà l'adesione trà a pellicola di fotoresist è a cialda di siliciu, hè spessu necessariu di mudificà prima a superficia di a cialda di siliciu cù sustanzi cum'è l'esametildisilazanu (HMDS) è a trimetilsilildietilammina (TMSDEA). Dopu, a pellicola di fotoresist hè preparata per spin coating.
(2) Pre-cottura:
Dopu à u spin coating, u film di fotoresist cuntene sempre una certa quantità di solvente. Dopu a cottura à una temperatura più alta, u solvente pò esse eliminatu u menu pussibule. Dopu a precozione, u cuntenutu di a fotoresist hè riduttu à circa 5%.
(3) Esposizione:
Vale à dì, a fotoresist hè esposta à a luce. In questu mumentu, si verifica una fotoreazzione, è si verifica a differenza di solubilità trà a parte illuminata è a parte micca illuminata.
(4) Sviluppu è indurimentu:
U pruduttu hè immersu in u sviluppatore. In questu mumentu, a zona esposta di a fotoresist pusitiva è a zona micca esposta di a fotoresist negativa si dissolveranu in u sviluppu. Questu presenta un mudellu tridimensionale. Dopu u sviluppu, u chip hà bisognu di un prucessu di trattamentu à alta temperatura per diventà una pellicola dura, chì serve principalmente à migliurà ulteriormente l'adesione di a fotoresist à u substratu.
(5) Incisione:
U materiale sottu à a fotoresist hè incisu. Include l'incisione umida liquida è l'incisione secca gassosa. Per esempiu, per l'incisione umida di u siliciu, si usa una soluzione acquosa acida di acidu fluoridricu; per l'incisione umida di u rame, si usa una soluzione acida forte cum'è l'acidu nitricu è l'acidu sulfuricu, mentre chì l'incisione secca usa spessu plasma o fasci di ioni ad alta energia per dannà a superficia di u materiale è inciderla.
(6) Sgommatura:
Infine, a fotoresist deve esse eliminata da a superficia di a lente. Stu passu hè chjamatu sgommatura.
A sicurità hè a questione più impurtante in tutta a pruduzzione di semiconduttori. I principali gasi di fotolitografia periculosi è dannosi in u prucessu di litografia di chip sò i seguenti:
1. Perossidu d'idrogenu
U perossidu d'idrogenu (H2O2) hè un forte ossidante. U cuntattu direttu pò causà inflammazioni è brusgiature di a pelle è di l'ochji.
2. Xilene
U xilene hè un solvente è un sviluppatore utilizatu in a litografia negativa. Hè inflammabile è hà una bassa temperatura di solu 27,3 ℃ (circa a temperatura ambiente). Hè esplosivu quandu a cuncentrazione in l'aria hè 1%-7%. U cuntattu ripetutu cù u xilene pò causà inflammazione di a pelle. U vapore di xilene hè dolce, simile à l'odore di a virata di l'aereo; l'esposizione à u xilene pò causà inflammazione di l'ochji, di u nasu è di a gola. L'inalazione di u gasu pò causà mal di testa, vertigini, perdita di appetitu è fatigue.
3. Esametildisilazanu (HMDS)
L'esametildisilazanu (HMDS) hè più cumunamente adupratu cum'è stratu di primer per aumentà l'adesione di a fotoresist nantu à a superficia di u pruduttu. Hè inflammabile è hà un puntu di lampu di 6,7 ° C. Hè esplosivu quandu a cuncentrazione in l'aria hè 0,8%-16%. L'HMDS reagisce fortemente cù l'acqua, l'alcol è l'acidi minerali per liberà ammonia.
4. Idrossidu di tetrametilammoniu
L'idrossidu di tetrametilammoniu (TMAH) hè largamente adupratu cum'è sviluppatore per a litografia pusitiva. Hè tossicu è currusivu. Pò esse fatale s'ellu hè inghjuttitu o in cuntattu direttu cù a pelle. U cuntattu cù a polvera o a nebbia di TMAH pò causà infiammazione di l'ochji, di a pelle, di u nasu è di a gola. L'inalazione di alte concentrazioni di TMAH porta à a morte.
5. Cloru è fluoru
U cloru (Cl2) è u fluoru (F2) sò tramindui usati in i laser à eccimeri cum'è fonti di luce ultravioletta prufonda è ultravioletta estrema (EUV). Tramindui i gasi sò tossichi, parenu verdi chjari è anu un forte odore irritante. L'inalazione di alte concentrazioni di stu gasu porta à a morte. U gasu fluoru pò reagisce cù l'acqua per pruduce gasu fluoruru d'idrogenu. U gasu fluoruru d'idrogenu hè un acidu forte chì irrita a pelle, l'ochji è e vie respiratorie è pò causà sintomi cum'è brusgiature è difficultà à respirà. Alte concentrazioni di fluoruru ponu causà avvelenamentu per u corpu umanu, causendu sintomi cum'è mal di testa, vomitu, diarrea è coma.
6. Argonu
L'argon (Ar) hè un gasu inertu chì di solitu ùn causa micca danni diretti à u corpu umanu. In circustanze nurmali, l'aria chì a ghjente respira cuntene circa 0,93% d'argon, è sta cuncentrazione ùn hà micca effettu evidente nantu à u corpu umanu. Tuttavia, in certi casi, l'argon pò causà danni à u corpu umanu.
Eccu alcune situazioni pussibuli: In un spaziu cunfinatu, a cuncentrazione d'argon pò aumentà, riducendu cusì a cuncentrazione d'ossigenu in l'aria è pruvucendu ipossia. Questu pò causà sintomi cum'è vertigini, stanchezza è mancanza di fiatu. Inoltre, l'argon hè un gas inerte, ma pò esplode à alta temperatura o alta pressione.
7. Neon
U neon (Ne) hè un gas stabile, incolore è inodore chì ùn participa micca à u prucessu respiratoriu umanu, dunque respirà una alta concentrazione di gas neon pruvucarà ipossia. Sè site in un statu d'ipossia per un bellu pezzu, pudete sperimentà sintomi cum'è mal di testa, nausea è vomitu. Inoltre, u gas neon pò reagisce cù altre sustanze à alta temperatura o alta pressione per causà focu o splusione.
8. Gasu Xenon
U gasu xenon (Xe) hè un gasu stabile, incolore è inodore chì ùn participa micca à u prucessu respiratoriu umanu, dunque respirà una alta concentrazione di gasu xenon pruvucarà ipossia. Sè site in un statu d'ipossia per un bellu pezzu, pudete sperimentà sintomi cum'è mal di testa, nausea è vomitu. Inoltre, u gasu neon pò reagisce cù altre sustanze à alta temperatura o alta pressione per causà focu o splusione.
9. Gasu di kriptonu
U gasu kripton (Kr) hè un gasu stabile, incolore è inodore chì ùn participa micca à u prucessu respiratoriu umanu, dunque respirà una alta concentrazione di gasu kripton pruvucarà ipossia. Sè site in un statu d'ipossia per un bellu pezzu, pudete sperimentà sintomi cum'è mal di testa, nausea è vomitu. Inoltre, u gasu xenon pò reagisce cù altre sustanzi sottu alta temperatura o alta pressione per causà focu o splusione. Respirà in un ambiente cù privazione d'ossigenu pò causà ipossia. Sè site in un statu d'ipossia per un bellu pezzu, pudete sperimentà sintomi cum'è mal di testa, nausea è vomitu. Inoltre, u gasu kripton pò reagisce cù altre sustanzi sottu alta temperatura o alta pressione per causà focu o splusione.
Soluzioni di rilevazione di gas periculosi per l'industria di i semiconduttori
L'industria di i semiconduttori implica a pruduzzione, a fabricazione è u prucessu di gas inflammabili, esplosivi, tossichi è dannosi. Cum'è utilizatore di gas in l'impianti di fabricazione di semiconduttori, ogni membru di u persunale deve capisce i dati di sicurezza di i vari gas periculosi prima di l'usu, è deve sapè cumu trattà e procedure d'emergenza quandu questi gas perdenu.
In a pruduzzione, a fabricazione è u almacenamentu di l'industria di i semiconduttori, per evità a perdita di vite umane è di pruprietà causata da a fuga di sti gas periculosi, hè necessariu installà strumenti di rilevazione di gas per rilevà u gasu bersagliu.
I rilevatori di gas sò diventati strumenti essenziali di monitoraghju ambientale in l'industria di i semiconduttori d'oghje, è sò ancu l'arnesi di monitoraghju più diretti.
Riken Keiki hà sempre prestatu attenzione à u sviluppu sicuru di l'industria di a fabricazione di semiconduttori, cù a missione di creà un ambiente di travagliu sicuru per e persone, è s'hè dedicatu à u sviluppu di sensori di gas adatti per l'industria di i semiconduttori, furnendu suluzioni ragionevuli per i vari prublemi incontrati da l'utilizatori, è aghjurnendu continuamente e funzioni di u produttu è ottimizendu i sistemi.
Data di publicazione: 16 di lugliu di u 2024