Feumaidh ceudan de phròiseasan a bhith ann airson gach toradh leth-chonnsachaidh a dhèanamh. Bidh sinn a’ roinn a’ phròiseis saothrachaidh gu lèir ann an ochd ceumannan:uaiflegiullachd-ocsaidachadh-fotolithagrafaidheachd-gràbhaladh-tasgadh film tana-fàs epitaxial-sgaoileadh-implantachadh ian.
Gus do chuideachadh le bhith a’ tuigsinn agus ag aithneachadh leth-sheoladairean agus pròiseasan co-cheangailte riutha, cuiridh sinn artaigilean WeChat anns gach iris gus gach aon de na ceumannan gu h-àrd a thoirt a-steach aon às dèidh a chèile.
Anns an artaigil roimhe, chaidh iomradh a thoirt air gus dìon a thoirt airuaiflebho dhiofar neo-chunbhalachdan, chaidh film ogsaid a dhèanamh - pròiseas ogsaididh. An-diugh bruidhnidh sinn air a’ “phròiseas fotolithografaidh” airson dealbhan a thogail den chuairt dealbhaidh leth-chonnsachaidh air an uaifle leis an fhilm ogsaid air a chruthachadh.
Pròiseas fotolithografaidh
1. Dè a th’ ann am pròiseas fotolithografaidh
Is e fotolithografaidh a th’ ann gus na cuairtean agus na raointean gnìomh a tha a dhìth airson cinneasachadh sliseagan a dhèanamh.
Tha an solas a tha air a sgaoileadh leis an inneal fotolithografaidh air a chleachdadh gus am film tana còmhdaichte le fotoresist fhoillseachadh tro masg le pàtran. Atharraichidh an fotoresist a fheartan às deidh dha an solas fhaicinn, gus am bi am pàtran air a’ masg air a chopaigeadh chun fhilm tana, gus am bi gnìomh diagram cuairteachaidh dealanach aig an fhilm tana. Is e seo dreuchd fotolithografaidh, coltach ri bhith a’ togail dhealbhan le camara. Tha na dealbhan a thogas a’ chamara air an clò-bhualadh air an fhilm, agus chan e dealbhan a bhios air an greanadh leis an fotolithografaidh, ach diagraman cuairteachaidh agus co-phàirtean dealanach eile.
'S e teicneòlas meanbh-innealachaidh mionaideach a th' ann am fotolithografaidh
Is e pròiseas a th’ ann am fotolithografaireachd àbhaisteach a bhios a’ cleachdadh solas ultraviolet le tonn-fhaid eadar 2000 agus 4500 angstrom mar ghiùlan fiosrachaidh ìomhaigh, agus a’ cleachdadh photoresist mar mheadhan eadar-mheadhanach (clàradh ìomhaigh) gus cruth-atharrachadh, gluasad agus giullachd grafaigean a choileanadh, agus mu dheireadh a’ gluasad fiosrachadh na h-ìomhaigh chun chip (gu h-àraidh chip silicon) no sreath dielectric.
Faodar a ràdh gur e fotolithografaireachd bunait ghnìomhachasan leth-chonnsachaidh, meanbh-eileagtronaigeach agus fiosrachaidh an latha an-diugh, agus tha fotolithografaireachd a’ dearbhadh ìre leasachaidh nan teicneòlasan sin gu dìreach.
Anns na còrr is 60 bliadhna bho chaidh na cuairtean amalaichte a chruthachadh gu soirbheachail ann an 1959, tha leud loidhne nan grafaigean air a lùghdachadh mu cheithir òrdughan meud, agus tha amalachadh nan cuairtean air a leasachadh barrachd air sia òrdughan meud. Tha adhartas luath nan teicneòlasan sin air a chur às leth leasachadh fotolithografaidh sa mhòr-chuid.
(Riatanasan airson teicneòlas fotolithografaidh aig diofar ìrean leasachaidh saothrachadh chuairtean amalaichte)
2. Prionnsabalan bunaiteach fotolithografaidh
Mar as trice, canar resists-foton ris na stuthan fotolithografaidh, ris an canar cuideachd resists-foton, agus is iad sin na stuthan gnìomh as cudromaiche ann am fotolithografaidh. Tha feartan ath-bhualadh solais (a’ gabhail a-steach solas faicsinneach, solas ultraviolet, gath electron, msaa) aig an t-seòrsa stuth seo. Às dèidh ath-bhualadh foto-cheimigeach, bidh an so-leaghadh aige ag atharrachadh gu mòr.
Nam measg, bidh so-leaghadh an aghaidh-dhealbhan dearbhach anns an leasaiche ag àrdachadh, agus tha am pàtran a gheibhear mar an ceudna ris a’ masg; tha aghaidh-dhealbhan àicheil na aghaidh, is e sin, bidh an so-leaghadh a’ lùghdachadh no eadhon a’ fàs do-leaghadh às deidh dha a bhith fosgailte don leasaiche, agus tha am pàtran a gheibhear mu choinneamh a’ masg. Tha raointean tagraidh an dà sheòrsa aghaidh-dhealbhan eadar-dhealaichte. Tha aghaidhean-dhealbhan dearbhach air an cleachdadh nas cumanta, a’ dèanamh suas còrr air 80% den iomlan.
'S e diagram sgemataigeach den phròiseas fotolithografaidh a tha seo gu h-àrd.
(1) Glùbadh:
’S e sin, a’ cruthachadh film photoresist le tiughas èideadh, greamachadh làidir agus gun lochdan air a’ chliath silicon. Gus an greamachadh eadar am film photoresist agus a’ chliath silicon a leasachadh, gu tric bidh e riatanach uachdar a’ chliath silicon atharrachadh an toiseach le stuthan leithid hexamethyldisilazane (HMDS) agus trimethylsilyldiethylamine (TMSDEA). An uairsin, thèid am film photoresist ullachadh le snìomh-chòmhdach.
(2) Ro-bhèicearachd:
Às dèidh còmhdach snìomhach, tha beagan de fhuasglaiche fhathast anns an fhilm photoresist. Às dèidh bèicearachd aig teòthachd nas àirde, faodar an fhuasglaiche a thoirt air falbh cho beag 's as urrainn. Às dèidh ro-bhèicearachd, tha susbaint an photoresist air a lùghdachadh gu timcheall air 5%.
(3) Nochdadh:
’S e sin, tha an photoresist fosgailte do sholas. Aig an àm seo, bidh photoreaction a’ tachairt, agus bidh an diofar ann an solubhailteachd eadar am pàirt a tha air a shoillseachadh agus am pàirt nach eil air a shoillseachadh a’ tachairt.
(4) Leasachadh & cruadhachadh:
Tha an toradh air a bhogadh anns an leasaiche. Aig an àm seo, bidh an raon fosgailte den photoresist dheimhinneach agus an raon neo-fhosgailte den photoresist àicheil a’ sgaoileadh san leasachadh. Tha seo a’ toirt seachad pàtran trì-thaobhach. Às deidh an leasachaidh, feumaidh a’ chip pròiseas làimhseachaidh aig teòthachd àrd gus a bhith na fhilm chruaidh, a tha gu sònraichte a’ frithealadh gus greamachadh an photoresist ris an t-substrate a neartachadh tuilleadh.
(5) Greanadh:
Tha an stuth fon photoresist air a ghràbhaladh. Tha e a’ toirt a-steach gràbhaladh fliuch leaghaidh agus gràbhaladh tioram gasach. Mar eisimpleir, airson gràbhaladh fliuch silicon, thathas a’ cleachdadh fuasgladh uisgeach searbhagach de dh’aigéad hydrofluoric; airson gràbhaladh fliuch copair, thathas a’ cleachdadh fuasgladh searbhagach làidir leithid searbhag nitric agus searbhag sulfarach, agus bidh gràbhaladh tioram gu tric a’ cleachdadh plasma no gathan ian àrd-lùth gus uachdar an stuth a mhilleadh agus a ghràbhaladh.
(6) Dì-ghumadh:
Mu dheireadh, feumar an photoresist a thoirt air falbh bho uachdar na lionsa. Canar dì-ghumadh ris a’ cheum seo.
’S e sàbhailteachd a’ chùis as cudromaiche ann an cinneasachadh leth-chonnsachaidh sam bith. Is iad seo na prìomh ghasan fotolithografaidh cunnartach is cronail ann am pròiseas lithografaidh sliseagan:
1. Haidridean piorocsaid
Tha haidridean piorocsaid (H2O2) na ocsaideadair làidir. Faodaidh conaltradh dìreach sèid agus losgadh craicinn is sùla adhbhrachadh.
2. Xylene
'S e fuasglaiche agus leasaiche a th' ann an xylene a thathas a' cleachdadh ann an litografaireachd àicheil. Tha e lasanta agus chan eil aige ach teòthachd ìosal de 27.3℃ (timcheall air teòthachd an t-seòmair). Tha e spreadhaidh nuair a tha an dùmhlachd san adhar 1%-7%. Faodaidh conaltradh a-rithist le xylene sèid craicinn adhbhrachadh. Tha ceò xylene milis, coltach ri fàileadh tac itealain; faodaidh nochdadh do xylene sèid anns na sùilean, an t-sròin agus an amhaich adhbhrachadh. Faodaidh anail a-steach a' ghas ceann goirt, lathadh, call càil bìdh agus sgìths adhbhrachadh.
3. Hexamethyldisilazane (HMDS)
’S e Hexamethyldisilazane (HMDS) a thathas a’ cleachdadh mar phrìomh shreath gus greamachadh photoresist air uachdar an toraidh a mheudachadh. Tha e lasanta agus tha puing-lasachaidh de 6.7°C aige. Tha e spreadhaidh nuair a tha an dùmhlachd san adhar 0.8%-16%. Bidh HMDS ag ath-fhreagairt gu làidir le uisge, deoch làidir agus searbhagan mèinnearach gus ammonia a leigeil ma sgaoil.
4. Hiodrocsaid tetramethylammonium
Tha tetramethylammonium hydroxide (TMAH) air a chleachdadh gu farsaing mar leasaiche airson litagrafaireachd dheimhinneach. Tha e puinnseanta agus creimneach. Faodaidh e a bhith marbhtach ma shluigear e no ma bhios e ann an conaltradh dìreach ris a’ chraiceann. Faodaidh conaltradh le duslach no ceò TMAH sèid adhbhrachadh anns na sùilean, a’ chraiceann, an t-sròin agus an amhaich. Bidh anail a-steach dùmhlachdan àrda de TMAH a’ leantainn gu bàs.
5. Clòrain agus fluarain
Tha clòirin (Cl2) agus fluairin (F2) le chèile air an cleachdadh ann an leusairean excimer mar stòran solais ultraviolet domhainn agus ultraviolet anabarrach (EUV). Tha an dà ghas puinnseanta, tha coltas uaine bàn orra, agus tha fàileadh làidir iriosal orra. Bidh anail a-steach dùmhlachdan àrda den ghas seo ag adhbhrachadh bàs. Faodaidh gas fluairin freagairt le uisge gus gas haidridean fluoride a thoirt gu buil. Tha gas haidridean fluoride na searbhag làidir a bhios ag irioslachadh a’ chraicinn, nan sùilean agus an t-slighe analach agus dh’ fhaodadh e comharraidhean leithid losgadh agus duilgheadas le anail adhbhrachadh. Faodaidh dùmhlachdan àrda de fluairid puinnseanachadh adhbhrachadh do bhodhaig an duine, ag adhbhrachadh comharraidhean leithid ceann goirt, cuir a-mach, a’ bhuineach, agus coma.
6. Argon
'S e gas neo-ghnìomhach a th' ann an argon (Ar) nach dèan cron dìreach air a' chorp daonna mar as trice. Fo chumhachan àbhaisteach, tha timcheall air 0.93% argon anns an èadhar a bhios daoine a' toirt anail, agus chan eil buaidh follaiseach sam bith aig an dùmhlachd seo air a' chorp daonna. Ach, ann an cuid de chùisean, faodaidh argon cron a dhèanamh air a' chorp daonna.
Seo cuid de shuidheachaidhean a dh’ fhaodadh a bhith ann: Ann an àite cuibhrichte, faodaidh dùmhlachd argon àrdachadh, agus mar sin dùmhlachd ocsaidean san adhar a lùghdachadh agus hypoxia adhbhrachadh. Faodaidh seo comharraidhean leithid lathadh, sgìths, agus gann an anail adhbhrachadh. A bharrachd air an sin, tha argon na ghas neo-ghnìomhach, ach faodaidh e spreadhadh fo theodhachd àrd no cuideam àrd.
7. Neon
Tha neon (Ne) na ghas seasmhach, gun dath agus gun bholadh nach eil a’ gabhail pàirt ann am pròiseas analach an duine. Chan eil gas neon an sàs ann am pròiseas analach an duine, agus mar sin bidh anail a-steach dùmhlachd àrd de ghas neon ag adhbhrachadh hypoxia. Ma tha thu ann an staid hypoxia airson ùine mhòr, is dòcha gum bi comharraidhean leithid ceann goirt, nausea, agus cuir a-mach ort. A bharrachd air an sin, faodaidh gas neon freagairt le stuthan eile fo theodhachd àrd no cuideam àrd gus teine no spreadhadh adhbhrachadh.
8. Gas xenon
Tha gas xenon (Xe) na ghas seasmhach, gun dath agus gun bholadh nach eil a’ gabhail pàirt ann am pròiseas analach dhaoine, agus mar sin bidh anail a-steach dùmhlachd àrd de ghas xenon ag adhbhrachadh hypoxia. Ma tha thu ann an staid hypoxia airson ùine mhòr, is dòcha gum bi comharraidhean leithid ceann goirt, nausea, agus cuir a-mach ort. A bharrachd air an sin, faodaidh gas neon freagairt le stuthan eile fo theodhachd àrd no cuideam àrd gus teine no spreadhadh adhbhrachadh.
9. Gas criopton
'S e gas seasmhach, gun dath agus gun bholadh a th' ann an gas criopton (Kr) nach eil a' gabhail pàirt ann am pròiseas analach dhaoine, agus mar sin bidh anail a-steach dùmhlachd àrd de ghas criopton ag adhbhrachadh hypoxia. Ma tha thu ann an staid hypoxia airson ùine mhòr, is dòcha gum bi comharraidhean leithid ceann goirt, nausea, agus cuir a-mach ort. A bharrachd air an sin, faodaidh gas xenon ath-bhualadh le stuthan eile fo theodhachd àrd no cuideam àrd gus teine no spreadhadh adhbhrachadh. Faodaidh anail ann an àrainneachd le dìth ocsaidean hypoxia adhbhrachadh. Ma tha thu ann an staid hypoxia airson ùine mhòr, is dòcha gum bi comharraidhean leithid ceann goirt, nausea, agus cuir a-mach ort. A bharrachd air an sin, faodaidh gas criopton ath-bhualadh le stuthan eile fo theodhachd àrd no cuideam àrd gus teine no spreadhadh adhbhrachadh.
Fuasglaidhean lorg gas cunnartach airson gnìomhachas leth-chonnsachaidh
Tha gnìomhachas nan leth-chonnsairean a’ toirt a-steach cinneasachadh, saothrachadh agus giullachd ghasan lasanta, spreadhaidh, puinnseanta agus cronail. Mar neach-cleachdaidh ghasan ann an ionadan saothrachaidh leth-chonnsairean, bu chòir do gach ball den luchd-obrach tuigsinn dàta sàbhailteachd diofar ghasan cunnartach mus tèid an cleachdadh, agus bu chòir dhaibh fios a bhith aca ciamar a dhèiligeas iad ris na modhan-obrach èiginn nuair a bhios na gasaichean sin ag aodion.
Ann an cinneasachadh, saothrachadh agus stòradh gnìomhachas leth-chonnsachaidh, gus call beatha is seilbh air adhbhrachadh le aodion nan gasaichean cunnartach seo a sheachnadh, feumar innealan lorg gas a stàladh gus an gas targaid a lorg.
Tha lorgairean gas air a bhith nan innealan sgrùdaidh àrainneachdail riatanach ann an gnìomhachas leth-chonnsachaidh an latha an-diugh, agus is iad cuideachd na h-innealan sgrùdaidh as dìriche.
Tha Riken Keiki air a bhith an-còmhnaidh a’ toirt aire do leasachadh sàbhailte gnìomhachas saothrachaidh leth-chonnsachaidh, leis an rùn àrainneachd obrach shàbhailte a chruthachadh do dhaoine, agus tha e air a choisrigeadh fhèin do bhith a’ leasachadh mothachairean gas a tha freagarrach airson gnìomhachas leth-chonnsachaidh, a’ toirt seachad fuasglaidhean reusanta airson diofar dhuilgheadasan a bhios luchd-cleachdaidh a’ tighinn tarsainn orra, agus a’ leasachadh gnìomhan toraidh gu leantainneach agus a’ leasachadh shiostaman.
Àm puist: 16 Iuchar 2024