De produksje fan elk healgeleiderprodukt fereasket hûnderten prosessen. Wy ferdiele it heule produksjeproses yn acht stappen:wafelferwurking-oksidaasje-fotolitografy-etsen-tinne-filmôfsetting-epitaksiale groei-diffúzje-ionenymplantaasje.
Om jo te helpen healgeleiders en relatearre prosessen te begripen en te werkennen, sille wy WeChat-artikels yn elke útjefte pleatse om elk fan 'e boppesteande stappen ien foar ien yn te fieren.
Yn it foarige artikel waard neamd dat om de beskerming fanwafelfan ferskate ûnreinheden waard in oksidefilm makke - oksidaasjeproses. Hjoed sille wy it "fotolitografyproses" beprate fan it fotografearjen fan it healgeleiderûntwerpsirkwy op 'e wafer mei de foarme oksidefilm.
Fotolitografyproses
1. Wat is it fotolitografyproses
Fotolitografy is it meitsjen fan de circuits en funksjonele gebieten dy't nedich binne foar chipproduksje.
It ljocht dat útstjoerd wurdt troch de fotolitografymasine wurdt brûkt om de tinne film dy't bedekt is mei fotoresist bleat te lizzen troch in masker mei in patroan. De fotoresist sil syn eigenskippen feroarje nei't er it ljocht sjoen hat, sadat it patroan op it masker nei de tinne film kopiearre wurdt, sadat de tinne film de funksje hat fan in elektroanysk sirkwydiagram. Dit is de rol fan fotolitografy, fergelykber mei it meitsjen fan foto's mei in kamera. De foto's dy't makke wurde troch de kamera wurde op 'e film printe, wylst de fotolitografy gjin foto's gravearret, mar sirkwydiagrammen en oare elektroanyske komponinten.
Fotolitografy is in krekte mikro-bearbeitingstechnology
Konvinsjonele fotolitografy is in proses dat ultraviolet ljocht brûkt mei in golflingte fan 2000 oant 4500 Ångström as de ôfbyldingsynformaasjedrager, en fotoresist brûkt as it tuskenlizzende (ôfbyldingsopname) medium om de transformaasje, oerdracht en ferwurking fan grafiken te berikken, en úteinlik de ôfbyldingsynformaasje oerdraacht nei de chip (benammen silisiumchip) of diëlektryske laach.
It kin sein wurde dat fotolitografy de basis is fan 'e moderne healgeleider-, mikro-elektroanika- en ynformaasje-yndustry, en fotolitografy bepaalt direkt it ûntwikkelingsnivo fan dizze technologyen.
Yn 'e mear as 60 jier sûnt de suksesfolle útfining fan yntegreare circuits yn 1959 is de linebreedte fan har grafiken mei sawat fjouwer oarders fan grutte fermindere, en de circuit-yntegraasje is mei mear as seis oarders fan grutte ferbettere. De rappe foarútgong fan dizze technologyen wurdt benammen taskreaun oan 'e ûntwikkeling fan fotolitografy.
(Easken foar fotolitografytechnology yn ferskate stadia fan ûntwikkeling fan yntegreare circuitproduksje)
2. Basisprinsipes fan fotolitografy
Fotolitografymaterialen ferwize oer it algemien nei fotoresisten, ek wol bekend as fotoresisten, dy't de meast krityske funksjonele materialen binne yn fotolitografy. Dit type materiaal hat de skaaimerken fan ljochtreaksje (ynklusyf sichtber ljocht, ultraviolet ljocht, elektronenstriel, ensfh.). Nei in fotogemyske reaksje feroaret de oplosberens signifikant.
Under harren nimt de oplosberens fan positive fotoresist yn 'e ûntwikkelder ta, en it krigen patroan is itselde as it masker; negative fotoresist is it tsjinoerstelde, dat wol sizze, de oplosberens nimt ôf of wurdt sels ûnoplosber nei't it bleatsteld is oan 'e ûntwikkelder, en it krigen patroan is tsjinoersteld oan it masker. De tapassingsfjilden fan 'e twa soarten fotoresisten binne ferskillend. Positive fotoresisten wurde faker brûkt, en meitsje mear as 80% fan it totaal út.
It boppesteande is in skematysk diagram fan it fotolitografyproses
(1) Lijmen:
Dat wol sizze, it foarmjen fan in fotoresistfilm mei in unifoarme dikte, sterke adhesion en gjin defekten op 'e silisiumwafer. Om de adhesion tusken de fotoresistfilm en de silisiumwafer te ferbetterjen, is it faak nedich om earst it oerflak fan 'e silisiumwafer te modifisearjen mei stoffen lykas hexamethyldisilazane (HMDS) en trimethylsilyldiethylamine (TMSDEA). Dêrnei wurdt de fotoresistfilm taret troch spincoating.
(2) Foarbakken:
Nei it spincoaten befettet de fotoresistfilm noch in beskate hoemannichte oplosmiddel. Nei it bakken op in hegere temperatuer kin it oplosmiddel sa min mooglik fuorthelle wurde. Nei it foarbakken wurdt it gehalte oan fotoresist werombrocht nei sawat 5%.
(3) Bleatstelling:
Dat wol sizze, de fotoresist wurdt bleatsteld oan ljocht. Op dit stuit fynt in fotoreaksje plak, en ûntstiet der in ferskil yn oplosberens tusken it ferljochte diel en it net-ferljochte diel.
(4) Untwikkeling en ferhurding:
It produkt wurdt ûnderdompele yn 'e ûntwikkelder. Op dit stuit sille it bleatstelde gebiet fan 'e positive fotoresist en it net-bleatstelde gebiet fan 'e negative fotoresist oplosse yn 'e ûntwikkeling. Dit presintearret in trijediminsjonaal patroan. Nei de ûntwikkeling hat de chip in hege-temperatuerbehanneling nedich om in hurde film te wurden, dy't benammen tsjinnet om de hechting fan 'e fotoresist oan it substraat fierder te ferbetterjen.
(5) Etsen:
It materiaal ûnder de fotoresist wurdt etst. It omfettet floeibere wiete etsing en gasfoarmige droege etsing. Bygelyks, foar wiete etsing fan silisium wurdt in soere wetterige oplossing fan fluorwetterstofsoer brûkt; foar wiete etsing fan koper wurdt in sterke soere oplossing lykas salpetersoer en swevelsoer brûkt, wylst droech etsing faak plasma- of hege-enerzjy ionstrielen brûkt om it oerflak fan it materiaal te beskeadigjen en te etsen.
(6) Untgomming:
Uteinlik moat de fotoresist fan it oerflak fan 'e lens fuorthelle wurde. Dizze stap wurdt degumming neamd.
Feiligens is it wichtichste probleem yn alle produksje fan healgeleiders. De wichtichste gefaarlike en skealike fotolitografygassen yn it chiplitografyproses binne as folget:
1. Wetterstofperokside
Wetterstofperokside (H2O2) is in sterke oksidant. Direkt kontakt kin hûd- en eachûntstekking en brânwûnen feroarsaakje.
2. Xyleen
Xyleen is in oplosmiddel en ûntwikkelder dy't brûkt wurdt yn negative litografy. It is brânber en hat in lege temperatuer fan mar 27,3 ℃ (sawat keamertemperatuer). It is eksplosyf as de konsintraasje yn 'e loft 1%-7% is. Werhelle kontakt mei xyleen kin hûdûntstekking feroarsaakje. Xyleendamp is swiet, fergelykber mei de rook fan fleantúchspoar; bleatstelling oan xyleen kin ûntstekking fan 'e eagen, noas en kiel feroarsaakje. Ynademing fan it gas kin hoofdpijn, dizichheid, ferlies fan appetit en wurgens feroarsaakje.
3. Heksamethyldisilazaan (HMDS)
Hexamethyldisilazaan (HMDS) wurdt it meast brûkt as in primerlaach om de hechting fan fotoresist op it oerflak fan it produkt te fergrutsjen. It is brânber en hat in flampunt fan 6,7 °C. It is eksplosyf as de konsintraasje yn 'e loft 0,8%-16% is. HMDS reagearret sterk mei wetter, alkohol en minerale soeren om ammoniak frij te meitsjen.
4. Tetramethylammoniumhydrokside
Tetramethylammoniumhydroxide (TMAH) wurdt in soad brûkt as ûntwikkelder foar positive litografy. It is giftich en korrosyf. It kin fataal wêze as it ynslokt wurdt of yn direkt kontakt mei de hûd komt. Kontakt mei TMAH-stof of -nevel kin ûntstekking fan 'e eagen, hûd, noas en kiel feroarsaakje. Ynademing fan hege konsintraasjes TMAH sil liede ta de dea.
5. Chloor en fluor
Chloor (Cl2) en fluor (F2) wurde beide brûkt yn eksimerlasers as djippe ultraviolette en ekstreme ultraviolette (EUV) ljochtboarnen. Beide gassen binne giftich, sjogge ljochtgrien út en hawwe in sterke irriterende geur. Ynademing fan hege konsintraasjes fan dit gas sil liede ta de dea. Fluorgas kin reagearje mei wetter om wetterstoffluoridegas te produsearjen. Wetterstoffluoridegas is in sterk soer dat de hûd, eagen en luchtwegen irritearret en symptomen kin feroarsaakje lykas brânwûnen en muoite mei sykheljen. Hege konsintraasjes fluoride kinne fergiftiging feroarsaakje yn it minsklik lichem, wêrtroch symptomen ûntsteane lykas hoofdpijn, braken, diarree en koma.
6. Argon
Argon (Ar) is in inert gas dat meastal gjin direkte skea feroarsaket oan it minsklik lichem. Under normale omstannichheden befettet de loft dy't minsken ynademe sawat 0,93% argon, en dizze konsintraasje hat gjin dúdlik effekt op it minsklik lichem. Yn guon gefallen kin argon lykwols skea feroarsaakje oan it minsklik lichem.
Hjir binne wat mooglike situaasjes: Yn in beheinde romte kin de konsintraasje fan argon tanimme, wêrtroch't de soerstofkonsintraasje yn 'e loft ferminderet en hypoxia ûntstiet. Dit kin symptomen feroarsaakje lykas dizichheid, wurgens en koartheid fan sykheljen. Derneist is argon in inert gas, mar it kin eksplodearje ûnder hege temperatuer of hege druk.
7. Neon
Neon (Ne) is in stabyl, kleurleas en geurleas gas dat net meidocht oan it minsklik sykheljen, dus it ynademen fan in hege konsintraasje fan neongas sil hypoxia feroarsaakje. As jo lang yn in steat fan hypoxia binne, kinne jo symptomen ûnderfine lykas hoofdpijn, mislikens en braken. Derneist kin neongas reagearje mei oare stoffen ûnder hege temperatuer of hege druk om brân of eksploazje te feroarsaakjen.
8. Xenongas
Xenongas (Xe) is in stabyl, kleurleas en geurleas gas dat net meidocht oan it minsklik sykheljen, dus it ynademen fan in hege konsintraasje xenongas sil hypoxia feroarsaakje. As jo lang yn in steat fan hypoxia binne, kinne jo symptomen ûnderfine lykas hoofdpijn, mislikens en braken. Derneist kin neongas reagearje mei oare stoffen ûnder hege temperatuer of hege druk om brân of eksploazje te feroarsaakjen.
9. Kryptongas
Kryptongas (Kr) is in stabyl, kleurleas en geurleas gas dat net meidocht oan it minsklik sykheljen, dus it ynademen fan in hege konsintraasje kryptongas sil hypoxia feroarsaakje. As jo lange tiid yn in steat fan hypoxia binne, kinne jo symptomen ûnderfine lykas hoofdpijn, mislikens en braken. Derneist kin xenongas reagearje mei oare stoffen ûnder hege temperatuer of hege druk om brân of eksploazje te feroarsaakjen. Ynademen yn in omjouwing mei soerstoftekoart kin hypoxia feroarsaakje. As jo lange tiid yn in steat fan hypoxia binne, kinne jo symptomen ûnderfine lykas hoofdpijn, mislikens en braken. Derneist kin kryptongas reagearje mei oare stoffen ûnder hege temperatuer of hege druk om brân of eksploazje te feroarsaakjen.
Oplossingen foar it detectearjen fan gefaarlike gassen foar de healgeleideryndustry
De healgeliederyndustry omfettet de produksje, fabrikaazje en ferwurking fan brânbere, eksplosive, giftige en skealike gassen. As brûker fan gassen yn healgeliederfabriken moat elk personielslid de feiligensgegevens fan ferskate gefaarlike gassen begripe foar gebrûk, en moat witte hoe't se mei de needprosedueres omgean moatte as dizze gassen lekke.
By de produksje, fabrikaazje en opslach fan 'e healgeleideryndustry is it needsaaklik om gasdeteksje-ynstruminten te ynstallearjen om it doelgas te detektearjen om it ferlies fan libben en eigendom te foarkommen dat feroarsake wurdt troch it lekken fan dizze gefaarlike gassen.
Gasdetektors binne essensjele miljeumonitoringynstruminten wurden yn 'e hjoeddeiske healgeleideryndustry, en binne ek de meast direkte monitoringark.
Riken Keiki hat altyd omtinken jûn oan 'e feilige ûntwikkeling fan 'e healgeleiderproduksje-yndustry, mei de missy om in feilige wurkomjouwing foar minsken te meitsjen, en hat him wijd oan it ûntwikkeljen fan gassensors dy't geskikt binne foar de healgeleideryndustry, it leverjen fan ridlike oplossingen foar ferskate problemen dy't brûkers tsjinkomme, en it kontinu opwurdearjen fan produktfunksjes en it optimalisearjen fan systemen.
Pleatsingstiid: 16 july 2024