Хагас дамжуулагч бүтээгдэхүүн бүрийг үйлдвэрлэхэд хэдэн зуун процесс шаардлагатай. Бид үйлдвэрлэлийн бүх үйл явцыг найман үе шатанд хуваадаг:вафлиболовсруулалт-исэлдэлт-фотолитографи-сийлбэр-нимгэн хальсан тунадасжуулалт-эпитаксиал өсөлт-диффузи-ионы суулгац.
Хагас дамжуулагч болон холбогдох процессуудыг ойлгож, танихад тань туслахын тулд бид дугаар бүрт WeChat-ийн нийтлэлүүдийг дээрх алхмуудыг нэг нэгээр нь танилцуулахыг түлхэх болно.
Өмнөх нийтлэлд хамгаалахын тулд дурдсан байсанвафлиянз бүрийн хольцоос исэлдэлтийн хальс үүссэн -- исэлдэлтийн процесс. Өнөөдөр бид исэлдэлтийн хальс үүссэн хавтангийн хагас дамжуулагчийн дизайны хэлхээг зураг авах "фотолитографийн процесс"-ын талаар хэлэлцэх болно.
Фотолитографийн үйл явц
1. Фотолитографийн үйл явц гэж юу вэ?
Фотолитографи нь чип үйлдвэрлэхэд шаардлагатай хэлхээ болон функциональ хэсгүүдийг бий болгох явдал юм.
Фотолитографийн машинаас ялгарч буй гэрлийг фоторезистээр бүрсэн нимгэн хальсыг хээтэй маскаар дамжуулан ил гаргахад ашигладаг. Фоторезист нь гэрлийг харсны дараа шинж чанараа өөрчлөх бөгөөд ингэснээр маск дээрх хээ нь нимгэн хальсан дээр хуулж, нимгэн хальс нь электрон хэлхээний диаграммын үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ бол камер ашиглан зураг авахтай төстэй фотолитографийн үүрэг юм. Камераар авсан зургуудыг хальсан дээр хэвлэдэг бол фотолитограф нь гэрэл зураг биш, харин хэлхээний диаграмм болон бусад электрон эд ангиудыг сийлдэг.
Фотолитографи нь нарийн бичил боловсруулалтын технологи юм
Уламжлалт фотолитографи нь 2000-4500 ангстрем долгионы урттай хэт ягаан туяаг дүрсний мэдээллийн тээвэрлэгч болгон ашиглаж, фоторезистийг графикийг хувиргах, дамжуулах, боловсруулах завсрын (дүрс бичлэг хийх) хэрэгсэл болгон ашиглаж, эцэст нь дүрсний мэдээллийг чип (голчлон цахиурын чип) эсвэл диэлектрик давхарга руу дамжуулдаг процесс юм.
Фотолитографи нь орчин үеийн хагас дамжуулагч, микроэлектроник, мэдээллийн салбарын үндэс суурь бөгөөд фотолитографи нь эдгээр технологийн хөгжлийн түвшинг шууд тодорхойлдог гэж хэлж болно.
1959 онд интеграл хэлхээг амжилттай зохион бүтээснээс хойш 60 гаруй жилийн хугацаанд түүний графикийн шугамын өргөнийг ойролцоогоор дөрөв дахин багасгаж, хэлхээний интеграцийг зургаа гаруй дахин сайжруулсан. Эдгээр технологийн хурдацтай хөгжил нь голчлон фотолитографийн хөгжилтэй холбоотой юм.
(Нэгдсэн хэлхээний үйлдвэрлэлийн хөгжлийн янз бүрийн үе шатанд фотолитографийн технологид тавигдах шаардлага)
2. Фотолитографийн үндсэн зарчим
Фотолитографийн материалууд нь ерөнхийдөө фоторезист буюу фоторезистийг хэлдэг бөгөөд эдгээр нь фотолитографийн хамгийн чухал функциональ материал юм. Энэ төрлийн материал нь гэрлийн (харагдах гэрэл, хэт ягаан туяа, электрон цацраг гэх мэт) урвалын шинж чанартай байдаг. Фотохимийн урвалын дараа түүний уусах чадвар мэдэгдэхүйц өөрчлөгддөг.
Тэдгээрийн дотор эерэг фоторезистийн хөгжүүлэгч дэх уусах чадвар нэмэгдэж, олж авсан хэв маяг нь масктай ижил байна; сөрөг фоторезист нь эсрэгээрээ, өөрөөр хэлбэл хөгжүүлэгчтэй харьцсаны дараа уусах чадвар буурч эсвэл бүр уусдаггүй болж, олж авсан хэв маяг нь масктай эсрэг байна. Хоёр төрлийн фоторезистийн хэрэглээний талбарууд өөр өөр байдаг. Эерэг фоторезистийг илүү түгээмэл ашигладаг бөгөөд нийт дүнгийн 80 гаруй хувийг эзэлдэг.
Дээрх нь фотолитографийн процессын бүдүүвч диаграмм юм
(1) Цавуулалт:
Өөрөөр хэлбэл, жигд зузаантай, хүчтэй наалддаг, цахиурын хавтангийн согоггүй фоторезист хальс үүсгэх явдал юм. Фоторезист хальс болон цахиурын хавтангийн хоорондох наалдацыг сайжруулахын тулд эхлээд цахиурын хавтангийн гадаргууг гексаметилдисилазан (HMDS) болон триметилсилилдиэтиламин (TMSDEA) зэрэг бодисоор өөрчлөх шаардлагатай байдаг. Дараа нь фоторезист хальсыг эргэлдэгч бүрхүүлээр бэлтгэдэг.
(2) Урьдчилан жигнэх:
Спин бүрэх дараа фоторезист хальс нь тодорхой хэмжээний уусгагч агуулдаг хэвээр байна. Илүү өндөр температурт жигнэсний дараа уусгагчийг аль болох бага хэмжээгээр зайлуулж болно. Урьдчилан жигнэсний дараа фоторезистийн агууламж 5% орчим болж буурдаг.
(3) Өртөлт:
Өөрөөр хэлбэл, фоторезист гэрэлд өртдөг. Энэ үед фотоурвал явагдаж, гэрэлтсэн болон гэрэлтээгүй хэсгийн хооронд уусах чанарын зөрүү үүсдэг.
(4) Хөгжил ба хатуурал:
Бүтээгдэхүүнийг хөгжүүлэгч дотор дүрнэ. Энэ үед эерэг фоторезистийн ил гарсан хэсэг болон сөрөг фоторезистийн ил гараагүй хэсэг нь хөгжүүлэлтэд уусах болно. Энэ нь гурван хэмжээст хэв маягийг харуулдаг. Хөгжүүлсний дараа чипийг хатуу хальс болгохын тулд өндөр температурт боловсруулах процесс шаардлагатай бөгөөд энэ нь голчлон фоторезистийн суурьтай наалдацыг улам сайжруулахад тусалдаг.
(5) Сийлбэр:
Фоторезистийн доорх материалыг сийлсэн. Үүнд шингэн нойтон сийлбэр болон хийн хуурай сийлбэр орно. Жишээлбэл, цахиурыг нойтон сийлбэр хийхэд фторын хүчлийн хүчиллэг усан уусмалыг ашигладаг; зэсийг нойтон сийлбэр хийхэд азотын хүчил, хүхрийн хүчил зэрэг хүчтэй хүчлийн уусмалыг ашигладаг бол хуурай сийлбэр хийхэд ихэвчлэн плазмын эсвэл өндөр энергийн ионы цацрагийг ашиглан материалын гадаргууг гэмтээж, сийлдэг.
(6) Бохь арилгах:
Эцэст нь фоторезистийг линзний гадаргуугаас авах шаардлагатай. Энэ алхамыг линзний гадаргуугаас цэвэрлэх гэж нэрлэдэг.
Аюулгүй байдал бол хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн хамгийн чухал асуудал юм. Чип литографийн процесст агуулагдах гол аюултай ба хор хөнөөлтэй фотолитографийн хийнүүд нь дараах байдалтай байна.
1. Устөрөгчийн хэт исэл
Устөрөгчийн хэт исэл (H2O2) нь хүчтэй исэлдүүлэгч бодис юм. Шууд хүрэлцэх нь арьс болон нүдний үрэвсэл, түлэгдэлт үүсгэдэг.
2. Ксилен
Ксилен нь сөрөг литографид ашиглагддаг уусгагч ба хөгжүүлэгч юм. Энэ нь шатамхай бөгөөд ердөө 27.3℃ (ойролцоогоор өрөөний температур) бага температуртай байдаг. Агаар дахь концентраци 1%-7% байх үед тэсрэх аюултай. Ксилентэй давтан харьцах нь арьсны үрэвсэл үүсгэдэг. Ксилений уур нь онгоцны тээшний үнэртэй төстэй чихэрлэг; ксиленд өртөх нь нүд, хамар, хоолойн үрэвсэл үүсгэдэг. Хийг амьсгалах нь толгой өвдөх, толгой эргэх, хоолны дуршил буурах, ядрах зэрэг шинж тэмдгүүдийг үүсгэдэг.
3. Гексаметилдисилазан (HMDS)
Гексаметилдилазан (HMDS)-ийг бүтээгдэхүүний гадаргуу дээрх фоторезистийн наалдацыг нэмэгдүүлэх праймер давхарга болгон ихэвчлэн ашигладаг. Энэ нь шатамхай бөгөөд 6.7°C-ийн дөл асах цэгтэй. Агаар дахь концентраци 0.8%-16% байх үед тэсрэх аюултай. HMDS нь ус, спирт, эрдэс хүчилтэй хүчтэй урвалд орж аммиак ялгаруулдаг.
4. Тетраметиламмони гидроксид
Тетраметиламмони гидроксид (TMAH) нь эерэг литографийн боловсруулагч болгон өргөн хэрэглэгддэг. Энэ нь хортой бөгөөд идэмхий шинж чанартай. Залгисан эсвэл арьсанд шууд хүрвэл үхэлд хүргэж болзошгүй. TMAH тоос шороо эсвэл манантай харьцах нь нүд, арьс, хамар, хоолойн үрэвсэл үүсгэж болзошгүй. TMAH-ийн өндөр концентрацийг амьсгалах нь үхэлд хүргэдэг.
5. Хлор ба фтор
Хлор (Cl2) болон фтор (F2)-ийг эксимер лазерт гүн хэт ягаан болон хэт хэт ягаан (EUV) гэрлийн эх үүсвэр болгон ашигладаг. Хоёр хий хоёулаа хортой, цайвар ногоон өнгөтэй бөгөөд хүчтэй цочроох үнэртэй байдаг. Энэ хийн өндөр концентрацийг амьсгалах нь үхэлд хүргэдэг. Фторын хий нь устай урвалд орж устөрөгчийн фторын хий үүсгэж болзошгүй. Устөрөгчийн фторын хий нь арьс, нүд, амьсгалын замыг цочроодог хүчтэй хүчил бөгөөд түлэгдэлт, амьсгалахад хүндрэл учруулж болзошгүй. Фторын өндөр концентраци нь хүний биед хордлого үүсгэж, толгой өвдөх, бөөлжих, суулгах, ухаан алдах зэрэг шинж тэмдгүүдийг үүсгэдэг.
6. Аргон
Аргон (Ar) нь хүний биед шууд хор хөнөөл учруулдаггүй идэвхгүй хий юм. Ердийн нөхцөлд хүмүүсийн амьсгалж буй агаарт ойролцоогоор 0.93% аргон агуулагддаг бөгөөд энэ концентраци нь хүний биед илэрхий нөлөө үзүүлдэггүй. Гэсэн хэдий ч зарим тохиолдолд аргон нь хүний биед хор хөнөөл учруулж болзошгүй.
Зарим боломжит нөхцөл байдал энд байна: Хаалттай орон зайд аргоны агууламж нэмэгдэж, улмаар агаар дахь хүчилтөрөгчийн агууламж буурч, гипокси үүсч болзошгүй. Энэ нь толгой эргэх, ядрах, амьсгал давчдах зэрэг шинж тэмдгүүдийг үүсгэж болзошгүй. Үүнээс гадна, аргон нь идэвхгүй хий боловч өндөр температур эсвэл өндөр даралтын дор дэлбэрч болзошгүй.
7. Неон
Неон (Ne) нь тогтвортой, өнгөгүй, үнэргүй хий бөгөөд хүний амьсгалын үйл явцад оролцдоггүй тул неон хийн өндөр концентрацитай амьсгалах нь гипокси үүсгэдэг. Хэрэв та удаан хугацаанд гипоксигийн байдалд байвал толгой өвдөх, дотор муухайрах, бөөлжих зэрэг шинж тэмдэг илэрч болно. Үүнээс гадна, неон хий нь өндөр температур эсвэл өндөр даралтын дор бусад бодисуудтай урвалд орж гал түймэр, дэлбэрэлт үүсгэж болзошгүй.
8. Ксенон хий
Ксенон хий (Xe) нь хүний амьсгалын үйл явцад оролцдоггүй тогтвортой, өнгөгүй, үнэргүй хий тул ксенон хийн өндөр концентрацитай амьсгалах нь гипокси үүсгэдэг. Хэрэв та удаан хугацаанд гипоксигийн байдалд байвал толгой өвдөх, дотор муухайрах, бөөлжих зэрэг шинж тэмдэг илэрч болно. Үүнээс гадна неон хий нь өндөр температур эсвэл өндөр даралтын дор бусад бодисуудтай урвалд орж гал түймэр эсвэл дэлбэрэлт үүсгэж болзошгүй.
9. Криптон хий
Криптон хий (Kr) нь хүний амьсгалын үйл явцад оролцдоггүй тогтвортой, өнгөгүй, үнэргүй хий тул криптон хийн өндөр концентрацитай амьсгалах нь гипокси үүсгэдэг. Хэрэв та удаан хугацаанд гипоксигийн байдалд байгаа бол толгой өвдөх, дотор муухайрах, бөөлжих зэрэг шинж тэмдэг илэрч болно. Үүнээс гадна, ксенон хий нь өндөр температур эсвэл өндөр даралтын дор бусад бодисуудтай урвалд орж гал түймэр эсвэл дэлбэрэлт үүсгэж болзошгүй. Хүчилтөрөгчийн дутагдалтай орчинд амьсгалах нь гипокси үүсгэж болзошгүй. Хэрэв та удаан хугацаанд гипоксигийн байдалд байгаа бол толгой өвдөх, дотор муухайрах, бөөлжих зэрэг шинж тэмдэг илэрч болно. Үүнээс гадна, криптон хий нь өндөр температур эсвэл өндөр даралтын дор бусад бодисуудтай урвалд орж гал түймэр эсвэл дэлбэрэлт үүсгэж болзошгүй.
Хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн аюултай хийг илрүүлэх шийдлүүд
Хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэл нь шатамхай, тэсрэх бодис, хортой болон хортой хий үйлдвэрлэх, үйлдвэрлэх, боловсруулах үйл явцыг хамардаг. Хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн үйлдвэрүүдэд хийн хэрэглэгчийн хувьд ажилтан бүр хэрэглэхийн өмнө янз бүрийн аюултай хийн аюулгүй байдлын мэдээллийг ойлгож, эдгээр хий алдагдсан үед яаралтай тусламжийн журмыг хэрхэн хэрэгжүүлэхээ мэддэг байх ёстой.
Хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэл, үйлдвэрлэл, хадгалалтад эдгээр аюултай хийн алдагдалаас үүдэлтэй амь нас, эд хөрөнгийн хохирлоос зайлсхийхийн тулд зорилтот хийг илрүүлэх хий илрүүлэх хэрэгслийг суурилуулах шаардлагатай.
Хийн мэдрэгч нь өнөөгийн хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн байгаль орчны хяналтын чухал хэрэгсэл болсон бөгөөд хамгийн шууд хяналтын хэрэгсэл юм.
Рикен Кейки нь хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн салбарын аюулгүй хөгжилд үргэлж анхаарч, хүмүүст аюулгүй ажиллах орчныг бүрдүүлэх эрхэм зорилготой байсан бөгөөд хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн салбарт тохиромжтой хийн мэдрэгчийг хөгжүүлэх, хэрэглэгчдийн тулгардаг янз бүрийн асуудлыг шийдвэрлэх боломжийн шийдлийг хангах, бүтээгдэхүүний функцийг тасралтгүй сайжруулах, системийг оновчтой болгоход өөрийгөө зориулсаар ирсэн.
Нийтэлсэн цаг: 2024 оны 7-р сарын 16