Производството на секој полупроводнички производ бара стотици процеси. Целиот процес на производство го делиме на осум чекори:вафлаобработка-оксидација-фотолитографија-нагризување-таложење на тенок филм-епитаксијален раст-дифузија-имплантација на јони.
За да ви помогнеме да ги разберете и препознаете полупроводниците и сродните процеси, ќе објавуваме статии од WeChat во секое издание за да ги претставиме сите горенаведени чекори еден по еден.
Во претходната статија беше споменато дека со цел да се заштитивафлаОд разни нечистотии е направен оксиден филм - процес на оксидација. Денес ќе го разгледаме „процесот на фотолитографија“ на фотографирање на колото за дизајн на полупроводници на плочата со формиран оксиден филм.
Процес на фотолитографија
1. Што е процес на фотолитографија
Фотолитографијата е наменета за изработка на кола и функционални области потребни за производство на чипови.
Светлината што ја емитува фотолитографскиот апарат се користи за да се изложи тенкиот филм обложен со фотоотпорник низ маска со шема. Фотоотпорникот ќе ги промени своите својства откако ќе ја види светлината, така што шемата на маската се копира на тенкиот филм, така што тенкиот филм има функција на дијаграм на електронско коло. Ова е улогата на фотолитографијата, слична на фотографирањето со фотоапарат. Фотографиите направени од фотоапаратот се печатат на филмот, додека фотолитографијата не гравира фотографии, туку дијаграми на кола и други електронски компоненти.
Фотолитографијата е прецизна технологија за микромашинска обработка
Конвенционалната фотолитографија е процес што користи ултравиолетова светлина со бранова должина од 2000 до 4500 ангстреми како носител на информации за сликата, и користи фоторезист како посредник (снимање слика) за да се постигне трансформација, пренос и обработка на графики, и конечно ги пренесува информациите за сликата до чипот (главно силиконски чип) или диелектричниот слој.
Може да се каже дека фотолитографијата е основа на модерната полупроводничка, микроелектроника и информатичка индустрија, а фотолитографијата директно го одредува нивото на развој на овие технологии.
Во повеќе од 60 години од успешното пронаоѓање на интегрираните кола во 1959 година, ширината на линијата на нејзината графика е намалена за околу четири реда на големина, а интеграцијата на кола е подобрена за повеќе од шест реда на големина. Брзиот напредок на овие технологии главно се припишува на развојот на фотолитографијата.
(Барања за фотолитографска технологија во различни фази од развојот на производството на интегрирани кола)
2. Основни принципи на фотолитографијата
Фотолитографските материјали генерално се однесуваат на фоторезисти, познати и како фоторезисти, кои се најкритичните функционални материјали во фотолитографијата. Овој тип материјал има карактеристики на светлосна реакција (вклучувајќи видлива светлина, ултравиолетова светлина, електронски зрак итн.). По фотохемиската реакција, неговата растворливост значително се менува.
Меѓу нив, растворливоста на позитивниот фоторезист во развивачот се зголемува, а добиениот модел е ист како кај маската; негативниот фоторезист е спротивен, односно растворливоста се намалува или дури станува нерастворлива откако ќе се изложи на развивачот, а добиениот модел е спротивен на маската. Полињата на примена на двата типа фоторезисти се различни. Позитивните фоторезисти се користат почесто, сочинувајќи повеќе од 80% од вкупниот број.
Горенаведеното е шематски дијаграм на процесот на фотолитографија
(1) Лепење:
Тоа е, формирање на фоторезист филм со униформна дебелина, силна адхезија и без дефекти на силициумската плочка. За да се подобри адхезијата помеѓу фоторезист филмот и силициумската плочка, честопати е потребно прво да се модифицира површината на силициумската плочка со супстанции како што се хексаметилдисилазан (HMDS) и триметилсилилдиетиламин (TMSDEA). Потоа, фоторезист филмот се подготвува со центрифугално премачкување.
(2) Претходно печење:
По центрифугалното премачкување, фоторезистната фолија сè уште содржи одредена количина на растворувач. По печење на повисока температура, растворувачот може да се отстрани што е можно помалку. По претходното печење, содржината на фоторезистот се намалува на околу 5%.
(3) Експозиција:
Тоа значи дека фоторезистот е изложен на светлина. Во овој момент, се јавува фотореакција и се јавува разлика во растворливоста помеѓу осветлениот дел и неосветлениот дел.
(4) Развој и стврднување:
Производот е потопен во развивачот. Во овој момент, изложената површина на позитивниот фотоотпорник и неекспонираната површина на негативниот фотоотпорник ќе се растворат во развојот. Ова претставува тродимензионален модел. По развојот, чипот треба да помине низ процес на обработка на висока температура за да стане тврд филм, што главно служи за дополнително подобрување на адхезијата на фотоотпорникот на подлогата.
(5) Бакрорез:
Материјалот под фоторезистот се јоргава. Вклучува течно влажно јоргавирање и гасовито суво јоргавирање. На пример, за влажно јоргавирање на силициум, се користи кисел воден раствор на флуороводородна киселина; за влажно јоргавирање на бакар, се користи силен киселински раствор како што се азотна киселина и сулфурна киселина, додека сувото јоргавирање често користи плазма или високоенергетски јонски зраци за да ја оштети површината на материјалот и да го јоргави.
(6) Дегумирање:
Конечно, фоторезистот треба да се отстрани од површината на леќата. Овој чекор се нарекува дегумирање.
Безбедноста е најважното прашање во производството на полупроводници. Главните опасни и штетни гасови за фотолитографија во процесот на литографија со чипови се следниве:
1. Водород пероксид
Водород пероксид (H2O2) е силен оксиданс. Директниот контакт може да предизвика воспаление на кожата и очите и изгореници.
2. Ксилен
Ксиленот е растворувач и развивач што се користи во негативна литографија. Тој е запалив и има ниска температура од само 27,3℃ (приближно собна температура). Експлозивен е кога концентрацијата во воздухот е 1%-7%. Повторениот контакт со ксилен може да предизвика воспаление на кожата. Пареата од ксилен е слатка, слична на мирисот на авионска леплива лента; изложеноста на ксилен може да предизвика воспаление на очите, носот и грлото. Вдишувањето на гасот може да предизвика главоболки, вртоглавица, губење на апетитот и замор.
3. Хексаметилдисилазан (HMDS)
Хексаметилдисилазан (HMDS) најчесто се користи како прајмер слој за зголемување на адхезијата на фоторезистот на површината на производот. Тој е запалив и има точка на палење од 6,7°C. Експлозивен е кога концентрацијата во воздухот е 0,8%-16%. HMDS реагира силно со вода, алкохол и минерални киселини за да ослободи амонијак.
4. Тетраметиламониум хидроксид
Тетраметиламониум хидроксид (TMAH) е широко користен како развивач за позитивна литографија. Тој е токсичен и корозивен. Може да биде фатален ако се проголта или во директен контакт со кожата. Контактот со прашина или магла од TMAH може да предизвика воспаление на очите, кожата, носот и грлото. Вдишувањето на високи концентрации на TMAH ќе доведе до смрт.
5. Хлор и флуор
Хлорот (Cl2) и флуорот (F2) се користат во ексимерните ласери како извори на длабоко ултравиолетово и екстремно ултравиолетово (EUV) светло. И двата гаса се токсични, изгледаат светло зелени и имаат силен иритирачки мирис. Вдишувањето на високи концентрации на овој гас ќе доведе до смрт. Флуорниот гас може да реагира со вода и да произведе гас на водород флуорид. Гасот на водород флуорид е силна киселина што ја иритира кожата, очите и респираторниот тракт и може да предизвика симптоми како што се изгореници и отежнато дишење. Високите концентрации на флуор можат да предизвикаат труење на човечкото тело, предизвикувајќи симптоми како што се главоболки, повраќање, дијареја и кома.
6. Аргон
Аргонот (Ar) е инертен гас кој обично не предизвикува директна штета на човечкото тело. Под нормални околности, воздухот што го дишат луѓето содржи околу 0,93% аргон, а оваа концентрација нема очигледен ефект врз човечкото тело. Сепак, во некои случаи, аргонот може да предизвика штета на човечкото тело.
Еве неколку можни ситуации: Во затворен простор, концентрацијата на аргон може да се зголеми, со што се намалува концентрацијата на кислород во воздухот и се предизвикува хипоксија. Ова може да предизвика симптоми како што се вртоглавица, замор и отежнато дишење. Покрај тоа, аргонот е инертен гас, но може да експлодира под висока температура или висок притисок.
7. Неон
Неонот (Ne) е стабилен, безбоен и без мирис гас кој не учествува во човечкиот респираторен процес, па затоа вдишувањето на висока концентрација на неонски гас ќе предизвика хипоксија. Ако сте во состојба на хипоксија подолго време, може да почувствувате симптоми како што се главоболка, гадење и повраќање. Покрај тоа, неонскиот гас може да реагира со други супстанции под висока температура или висок притисок и да предизвика пожар или експлозија.
8. Ксенон гас
Ксенон гасот (Xe) е стабилен, безбоен и без мирис гас кој не учествува во човечкиот респираторен процес, па затоа вдишувањето на висока концентрација на ксенон гас ќе предизвика хипоксија. Ако сте во состојба на хипоксија подолго време, може да почувствувате симптоми како што се главоболка, гадење и повраќање. Покрај тоа, неонскиот гас може да реагира со други супстанции под висока температура или висок притисок и да предизвика пожар или експлозија.
9. Криптон гас
Криптонскиот гас (Kr) е стабилен, безбоен и без мирис гас кој не учествува во човечкиот респираторен процес, па затоа вдишувањето на висока концентрација на криптонски гас ќе предизвика хипоксија. Ако сте во состојба на хипоксија подолго време, може да почувствувате симптоми како што се главоболка, гадење и повраќање. Покрај тоа, ксенонскиот гас може да реагира со други супстанции под висока температура или висок притисок и да предизвика пожар или експлозија. Дишењето во средина со недостаток на кислород може да предизвика хипоксија. Ако сте во состојба на хипоксија подолго време, може да почувствувате симптоми како што се главоболка, гадење и повраќање. Покрај тоа, криптонскиот гас може да реагира со други супстанции под висока температура или висок притисок и да предизвика пожар или експлозија.
Решенија за детекција на опасни гасови за полупроводничката индустрија
Полупроводничката индустрија вклучува производство, преработка и преработка на запаливи, експлозивни, токсични и штетни гасови. Како корисник на гасови во погоните за производство на полупроводници, секој член на персоналот треба да ги разбере безбедносните податоци за разни опасни гасови пред употреба и треба да знае како да се справи со итни процедури кога овие гасови ќе протекуваат.
Во производството, преработката и складирањето на полупроводничката индустрија, со цел да се избегне загубата на животи и имот предизвикана од истекување на овие опасни гасови, потребно е да се инсталираат инструменти за детекција на гас за да се открие целниот гас.
Детекторите за гас станаа неопходни инструменти за следење на животната средина во денешната полупроводничка индустрија, а се и најдиректните алатки за следење.
„Рикен Кеики“ отсекогаш обрнувал внимание на безбедниот развој на индустријата за производство на полупроводници, со мисија да создаде безбедна работна средина за луѓето, и се посветил на развој на сензори за гас погодни за индустријата за полупроводници, обезбедување разумни решенија за разни проблеми со кои се соочуваат корисниците и континуирано надградување на функциите на производот и оптимизирање на системите.
Време на објавување: 16 јули 2024 година