Il-manifattura ta' kull prodott semikonduttur teħtieġ mijiet ta' proċessi. Aħna naqsmu l-proċess kollu tal-manifattura fi tmien passi:wejferipproċessar-ossidazzjoni-fotolitografija-inċiżjoni-depożizzjoni ta' film irqiq-tkabbir epitassjali-diffużjoni-impjantazzjoni ta' joni.
Biex ngħinuk tifhem u tagħraf is-semikondutturi u l-proċessi relatati, se nintroduċu artikli dwar WeChat f'kull ħarġa biex nintroduċu kull wieħed mill-passi ta' hawn fuq wieħed wieħed.
Fl-artiklu preċedenti, issemma li sabiex tiġi protetta l-wejferMinn diversi impuritajiet, sar film tal-ossidu - proċess ta' ossidazzjoni. Illum se niddiskutu l-"proċess ta' fotolitografija" tal-fotografija taċ-ċirkwit tad-disinn tas-semikondutturi fuq il-wejfer bil-film tal-ossidu ffurmat.
Proċess ta' fotolitografija
1. X'inhu l-proċess tal-fotolitografija
Il-fotolitografija hija maħsuba biex tagħmel iċ-ċirkwiti u l-oqsma funzjonali meħtieġa għall-produzzjoni taċ-ċippa.
Id-dawl emess mill-magna tal-fotolitografija jintuża biex jesponi l-film irqiq miksi bil-fotoreżist permezz ta' maskra b'disinn. Il-fotoreżist jibdel il-proprjetajiet tiegħu wara li jara d-dawl, sabiex id-disinn fuq il-maskra jiġi kkupjat fuq il-film irqiq, sabiex il-film irqiq ikollu l-funzjoni ta' dijagramma taċ-ċirkwit elettroniku. Dan huwa r-rwol tal-fotolitografija, simili għat-teħid ta' ritratti b'kamera. Ir-ritratti meħuda mill-kamera jiġu stampati fuq il-film, filwaqt li l-fotolitografija ma tinċiżix ritratti, iżda dijagrammi taċ-ċirkwiti u komponenti elettroniċi oħra.
Il-fotolitografija hija teknoloġija preċiża ta' mikro-magni
Il-fotolitografija konvenzjonali hija proċess li juża dawl ultravjola b'tul ta' mewġa ta' 2000 sa 4500 angstrom bħala t-trasportatur tal-informazzjoni tal-immaġni, u juża fotoreżist bħala l-mezz intermedju (reġistrazzjoni tal-immaġni) biex jikseb it-trasformazzjoni, it-trasferiment u l-ipproċessar tal-grafika, u finalment jittrażmetti l-informazzjoni tal-immaġni liċ-ċippa (prinċipalment ċippa tas-silikon) jew saff dielettriku.
Jista' jingħad li l-fotolitografija hija l-pedament tal-industriji moderni tas-semikondutturi, tal-mikroelettronika u tal-informazzjoni, u l-fotolitografija tiddetermina direttament il-livell ta' żvilupp ta' dawn it-teknoloġiji.
Fl-aktar minn 60 sena minn mindu ġew invenjati b'suċċess iċ-ċirkwiti integrati fl-1959, il-wisa' tal-linja tal-grafika tagħhom tnaqqset b'madwar erba' ordnijiet ta' kobor, u l-integrazzjoni taċ-ċirkwiti tjiebet b'aktar minn sitt ordnijiet ta' kobor. Il-progress mgħaġġel ta' dawn it-teknoloġiji huwa prinċipalment attribwit għall-iżvilupp tal-fotolitografija.
(Rekwiżiti għat-teknoloġija tal-fotolitografija fi stadji varji tal-iżvilupp tal-manifattura taċ-ċirkwiti integrati)
2. Prinċipji bażiċi tal-fotolitografija
Materjali tal-fotolitografija ġeneralment jirreferu għal fotoreżistenti, magħrufa wkoll bħala fotoreżistenti, li huma l-aktar materjali funzjonali kritiċi fil-fotolitografija. Dan it-tip ta' materjal għandu l-karatteristiċi ta' reazzjoni tad-dawl (inkluż dawl viżibbli, dawl ultravjola, raġġ tal-elettroni, eċċ.). Wara reazzjoni fotokimika, is-solubilità tiegħu tinbidel b'mod sinifikanti.
Fost dawn, is-solubilità tal-fotoreżist pożittiv fl-iżviluppatur tiżdied, u l-mudell miksub huwa l-istess bħal tal-maskra; fotoreżist negattiv huwa l-oppost, jiġifieri, is-solubilità tonqos jew saħansitra ssir insolubbli wara li tkun esposta għall-iżviluppatur, u l-mudell miksub huwa oppost għall-maskra. L-oqsma ta' applikazzjoni taż-żewġ tipi ta' fotoreżisti huma differenti. Il-fotoreżisti pożittivi huma aktar komunement użati, u jammontaw għal aktar minn 80% tat-total.
Ta' hawn fuq hija dijagramma skematika tal-proċess tal-fotolitografija
(1) Twaħħil bil-kolla:
Jiġifieri, il-formazzjoni ta' film fotoreżist bi ħxuna uniformi, adeżjoni qawwija u mingħajr difetti fuq il-wejfer tas-silikon. Sabiex tissaħħaħ l-adeżjoni bejn il-film fotoreżist u l-wejfer tas-silikon, ħafna drabi jkun meħtieġ li l-ewwel jiġi modifikat il-wiċċ tal-wejfer tas-silikon b'sustanzi bħal hexamethyldisilazane (HMDS) u trimethylsilyldiethylamine (TMSDEA). Imbagħad, il-film fotoreżist jiġi ppreparat permezz ta' kisi bl-ispin.
(2) Qabel il-ħami:
Wara l-kisi bir-rotazzjoni, il-film tal-fotoreżist xorta jkun fih ċertu ammont ta' solvent. Wara l-ħami f'temperatura ogħla, is-solvent jista' jitneħħa kemm jista' jkun ftit. Wara l-ħami minn qabel, il-kontenut tal-fotoreżist jitnaqqas għal madwar 5%.
(3) Espożizzjoni:
Jiġifieri, il-fotoreżista hija esposta għad-dawl. F'dan il-ħin, isseħħ fotoreazzjoni, u sseħħ id-differenza fis-solubilità bejn il-parti illuminata u l-parti mhux illuminata.
(4) Żvilupp u twebbis:
Il-prodott jiġi mgħaddas fl-iżviluppatur. F'dan il-ħin, iż-żona esposta tal-fotoreżist pożittiv u ż-żona mhux esposta tal-fotoreżist negattiv jinħallu fl-iżvilupp. Dan jippreżenta disinn tridimensjonali. Wara l-iżvilupp, iċ-ċippa teħtieġ proċess ta' trattament f'temperatura għolja biex issir film iebes, li prinċipalment iservi biex itejjeb aktar l-adeżjoni tal-fotoreżist mas-sottostrat.
(5) Inċiżjoni:
Il-materjal taħt il-fotoreżist jiġi mnaqqax. Dan jinkludi inċiżjoni mxarrba likwida u inċiżjoni niexfa gassuża. Pereżempju, għall-inċiżjoni mxarrba tas-silikon, tintuża soluzzjoni akwea aċiduża ta' aċidu idrofluworiku; għall-inċiżjoni mxarrba tar-ram, tintuża soluzzjoni ta' aċidu qawwi bħal aċidu nitriku u aċidu sulfuriku, filwaqt li l-inċiżjoni niexfa ħafna drabi tuża plażma jew raġġi ta' joni ta' enerġija għolja biex tagħmel ħsara lill-wiċċ tal-materjal u tnaqqax.
(6) Tneħħija tal-gomma:
Fl-aħħarnett, il-fotoreżist jeħtieġ li jitneħħa mill-wiċċ tal-lenti. Dan il-pass jissejjaħ tneħħija tal-gomma.
Is-sikurezza hija l-aktar kwistjoni importanti fil-produzzjoni kollha tas-semikondutturi. Il-gassijiet fotolitografiċi perikolużi u ta' ħsara ewlenin fil-proċess tal-litografija taċ-ċippa huma kif ġej:
1. Perossidu tal-idroġenu
Il-perossidu tal-idroġenu (H2O2) huwa ossidant qawwi. Il-kuntatt dirett jista' jikkawża infjammazzjoni tal-ġilda u tal-għajnejn u ħruq.
2. Ksilen
Ix-xilene huwa solvent u żviluppatur użat fil-litografija negattiva. Huwa fjammabbli u għandu temperatura baxxa ta' 27.3℃ biss (madwar it-temperatura tal-kamra). Huwa splussiv meta l-konċentrazzjoni fl-arja tkun 1%-7%. Kuntatt ripetut max-xilene jista' jikkawża infjammazzjoni tal-ġilda. Il-fwar tax-xilene huwa ħelu, simili għar-riħa tat-twaħħil tal-ajruplan; l-espożizzjoni għax-xilene tista' tikkawża infjammazzjoni tal-għajnejn, l-imnieħer u l-gerżuma. L-inalazzjoni tal-gass tista' tikkawża uġigħ ta' ras, sturdament, telf ta' aptit u għeja.
3. Eżametildisilażan (HMDS)
Hexamethyldisilazane (HMDS) huwa l-aktar użat komunement bħala saff ta' primer biex iżid l-adeżjoni tal-fotoreżist fuq il-wiċċ tal-prodott. Huwa fjammabbli u għandu punt ta' fjammabbiltà ta' 6.7°C. Huwa splussiv meta l-konċentrazzjoni fl-arja tkun 0.8%-16%. L-HMDS jirreaġixxi bil-qawwa mal-ilma, l-alkoħol u l-aċidi minerali biex jirrilaxxa l-ammonja.
4. Idrossidu tat-tetrametilammonju
L-idrossidu tat-tetrametilammonju (TMAH) jintuża ħafna bħala żviluppatur għal-litografija pożittiva. Huwa tossiku u korrużiv. Jista' jkun fatali jekk jinbela' jew f'kuntatt dirett mal-ġilda. Il-kuntatt mat-trab jew iċ-ċpar tat-TMAH jista' jikkawża infjammazzjoni tal-għajnejn, il-ġilda, l-imnieħer u l-gerżuma. L-inalazzjoni ta' konċentrazzjonijiet għoljin ta' TMAH twassal għall-mewt.
5. Kloru u fluworu
Il-kloru (Cl2) u l-fluworu (F2) it-tnejn jintużaw fil-lejżers eċċimeri bħala sorsi ta’ dawl ultravjola profonda u ultravjola estrema (EUV). Iż-żewġ gassijiet huma tossiċi, jidhru ħodor ċari, u għandhom riħa irritanti qawwija. L-inalazzjoni ta’ konċentrazzjonijiet għoljin ta’ dan il-gass twassal għall-mewt. Il-gass tal-fluworu jista’ jirreaġixxi mal-ilma biex jipproduċi gass tal-fluworidu tal-idroġenu. Il-gass tal-fluworidu tal-idroġenu huwa aċidu qawwi li jirrita l-ġilda, l-għajnejn u l-apparat respiratorju u jista’ jikkawża sintomi bħal ħruq u diffikultà biex tieħu n-nifs. Konċentrazzjonijiet għoljin ta’ fluworu jistgħu jikkawżaw avvelenament għall-ġisem tal-bniedem, u jikkawżaw sintomi bħal uġigħ ta’ ras, rimettar, dijarea, u koma.
6. Argon
L-argon (Ar) huwa gass inert li ġeneralment ma jikkawżax ħsara diretta lill-ġisem tal-bniedem. Taħt ċirkostanzi normali, l-arja li n-nies jieħdu n-nifs fiha madwar 0.93% argon, u din il-konċentrazzjoni m'għandha l-ebda effett ovvju fuq il-ġisem tal-bniedem. Madankollu, f'xi każijiet, l-argon jista' jikkawża ħsara lill-ġisem tal-bniedem.
Hawn huma xi sitwazzjonijiet possibbli: Fi spazju magħluq, il-konċentrazzjoni tal-argon tista’ tiżdied, u b’hekk tnaqqas il-konċentrazzjoni tal-ossiġnu fl-arja u tikkawża ipoksja. Dan jista’ jikkawża sintomi bħal sturdament, għeja, u qtugħ ta’ nifs. Barra minn hekk, l-argon huwa gass inert, iżda jista’ jisplodi taħt temperatura għolja jew pressjoni għolja.
7. Neon
In-neon (Ne) huwa gass stabbli, bla kulur u bla riħa li ma jipparteċipax fil-proċess respiratorju tal-bniedem, għalhekk in-nifs ta' konċentrazzjoni għolja ta' gass neon jikkawża ipoksja. Jekk tkun fi stat ta' ipoksja għal żmien twil, tista' tesperjenza sintomi bħal uġigħ ta' ras, dardir, u rimettar. Barra minn hekk, il-gass neon jista' jirreaġixxi ma' sustanzi oħra taħt temperatura għolja jew pressjoni għolja biex jikkawża nar jew splużjoni.
8. Gass Xenon
Il-gass xenon (Xe) huwa gass stabbli, bla kulur u bla riħa li ma jipparteċipax fil-proċess respiratorju tal-bniedem, għalhekk in-nifs ta' konċentrazzjoni għolja ta' gass xenon jikkawża ipoksja. Jekk tkun fi stat ta' ipoksja għal żmien twil, tista' tesperjenza sintomi bħal uġigħ ta' ras, dardir, u rimettar. Barra minn hekk, il-gass tan-neon jista' jirreaġixxi ma' sustanzi oħra taħt temperatura għolja jew pressjoni għolja biex jikkawża nar jew splużjoni.
9. Gass tal-kripton
Il-gass kripton (Kr) huwa gass stabbli, bla kulur u bla riħa li ma jipparteċipax fil-proċess respiratorju tal-bniedem, għalhekk in-nifs ta' konċentrazzjoni għolja ta' gass kripton jikkawża ipoksja. Jekk tkun fi stat ta' ipoksja għal żmien twil, tista' tesperjenza sintomi bħal uġigħ ta' ras, dardir, u rimettar. Barra minn hekk, il-gass xenon jista' jirreaġixxi ma' sustanzi oħra taħt temperatura għolja jew pressjoni għolja biex jikkawża nar jew splużjoni. In-nifs f'ambjent b'deprivazzjoni ta' ossiġnu jista' jikkawża ipoksja. Jekk tkun fi stat ta' ipoksja għal żmien twil, tista' tesperjenza sintomi bħal uġigħ ta' ras, dardir, u rimettar. Barra minn hekk, il-gass kripton jista' jirreaġixxi ma' sustanzi oħra taħt temperatura għolja jew pressjoni għolja biex jikkawża nar jew splużjoni.
Soluzzjonijiet ta' skoperta ta' gassijiet perikolużi għall-industrija tas-semikondutturi
L-industrija tas-semikondutturi tinvolvi l-produzzjoni, il-manifattura, u l-proċess ta' gassijiet fjammabbli, splussivi, tossiċi, u ta' ħsara. Bħala utent tal-gassijiet fl-impjanti tal-manifattura tas-semikondutturi, kull membru tal-persunal għandu jifhem id-dejta tas-sigurtà ta' diversi gassijiet perikolużi qabel l-użu, u għandu jkun jaf kif jittratta l-proċeduri ta' emerġenza meta dawn il-gassijiet inixxu.
Fil-produzzjoni, il-manifattura, u l-ħażna tal-industrija tas-semikondutturi, sabiex jiġi evitat it-telf ta’ ħajjiet u proprjetà kkawżat mit-tnixxija ta’ dawn il-gassijiet perikolużi, huwa meħtieġ li jiġu installati strumenti ta’ skoperta tal-gass biex jinstab il-gass fil-mira.
Id-ditekters tal-gass saru strumenti essenzjali ta' monitoraġġ ambjentali fl-industrija tas-semikondutturi tal-lum, u huma wkoll l-aktar għodod ta' monitoraġġ diretti.
Riken Keiki dejjem tat attenzjoni lill-iżvilupp sikur tal-industrija tal-manifattura tas-semikondutturi, bil-missjoni li toħloq ambjent tax-xogħol sikur għan-nies, u ddedikat ruħha għall-iżvilupp ta' sensuri tal-gass adattati għall-industrija tas-semikondutturi, tipprovdi soluzzjonijiet raġonevoli għal diversi problemi li jiltaqgħu magħhom l-utenti, u ttejjeb kontinwament il-funzjonijiet tal-prodott u tottimizza s-sistemi.
Ħin tal-posta: 16 ta' Lulju 2024