Prodhimi i çdo produkti gjysmëpërçues kërkon qindra procese. Ne e ndajmë të gjithë procesin e prodhimit në tetë hapa:napëpërpunim-oksidim-fotolitografi-gdhendje-depozitim i filmit të hollë-rritje epitaksiale-difuzion-implantim jonik.
Për t'ju ndihmuar të kuptoni dhe njihni gjysmëpërçuesit dhe proceset përkatëse, ne do të shtyjmë artikujt e WeChat në çdo numër për të prezantuar secilin nga hapat e mësipërm një nga një.
Në artikullin e mëparshëm, u përmend se për të mbrojturnapëNga papastërti të ndryshme, u krijua një film oksidi - procesi i oksidimit. Sot do të diskutojmë "procesin e fotolitografisë" të fotografimit të qarkut të projektimit të gjysmëpërçuesit në pllakë me filmin e oksidit të formuar.
Procesi i fotolitografisë
1. Çfarë është procesi i fotolitografisë
Fotolitografia shërben për të bërë qarqet dhe zonat funksionale të nevojshme për prodhimin e çipave.
Drita e emetuar nga makina e fotolitografisë përdoret për të ekspozuar filmin e hollë të veshur me fotorezist përmes një maske me një model. Fotorezisti do të ndryshojë vetitë e tij pasi të shohë dritën, në mënyrë që modeli në maskë të kopjohet në filmin e hollë, në mënyrë që filmi i hollë të ketë funksionin e një diagrami qarku elektronik. Ky është roli i fotolitografisë, i ngjashëm me bërjen e fotografive me një aparat fotografik. Fotot e bëra nga kamera shtypen në film, ndërsa fotolitografia nuk gdhend foto, por diagrame qarku dhe komponentë të tjerë elektronikë.
Fotolitografia është një teknologji e saktë mikro-përpunimi
Fotolitografia konvencionale është një proces që përdor dritën ultravjollcë me një gjatësi vale nga 2000 deri në 4500 angstrom si bartës të informacionit të imazhit dhe përdor fotorezistin si medium të ndërmjetëm (regjistrimin e imazhit) për të arritur transformimin, transferimin dhe përpunimin e grafikëve dhe së fundmi transmeton informacionin e imazhit në çip (kryesisht çip silikoni) ose shtresë dielektrike.
Mund të thuhet se fotolitografia është themeli i industrive moderne të gjysmëpërçuesve, mikroelektronikës dhe informacionit, dhe fotolitografia përcakton drejtpërdrejt nivelin e zhvillimit të këtyre teknologjive.
Në më shumë se 60 vjet që nga shpikja e suksesshme e qarqeve të integruara në vitin 1959, gjerësia e vijës së grafikës së saj është zvogëluar me rreth katër rend madhësie, dhe integrimi i qarkut është përmirësuar me më shumë se gjashtë rend madhësie. Progresi i shpejtë i këtyre teknologjive i atribuohet kryesisht zhvillimit të fotolitografisë.
(Kërkesat për teknologjinë e fotolitografisë në faza të ndryshme të zhvillimit të prodhimit të qarqeve të integruara)
2. Parimet themelore të fotolitografisë
Materialet e fotolitografisë në përgjithësi i referohen fotorezistentëve, të njohur edhe si fotorezistorë, të cilët janë materialet funksionale më kritike në fotolitografi. Ky lloj materiali ka karakteristikat e reaksionit të dritës (duke përfshirë dritën e dukshme, dritën ultravjollcë, rrezen e elektroneve, etj.). Pas reaksionit fotokimik, tretshmëria e tij ndryshon ndjeshëm.
Midis tyre, tretshmëria e fotorezistit pozitiv në zhvillues rritet, dhe modeli i përftuar është i njëjtë me maskën; fotorezisti negativ është e kundërta, domethënë, tretshmëria zvogëlohet ose bëhet e patretshme pasi ekspozohet ndaj zhvilluesit, dhe modeli i përftuar është i kundërt me maskën. Fushat e aplikimit të dy llojeve të fotorezistentëve janë të ndryshme. Fotorezistentët pozitivë përdoren më shpesh, duke përbërë më shumë se 80% të totalit.
Më sipër është një diagram skematik i procesit të fotolitografisë.
(1) Ngjitja:
Kjo do të thotë, formimi i një filmi fotorezist me trashësi uniforme, ngjitje të fortë dhe pa defekte në pllakë silikoni. Për të rritur ngjitjen midis filmit fotorezist dhe pllakës së silikonit, shpesh është e nevojshme që së pari të modifikohet sipërfaqja e pllakës së silikonit me substanca të tilla si heksametildisilazan (HMDS) dhe trimetilsilildietilaminë (TMSDEA). Pastaj, filmi fotorezist përgatitet me anë të veshjes me spin coating.
(2) Parapjekja:
Pas veshjes me spin, filmi fotorezist përmban ende një sasi të caktuar tretësi. Pas pjekjes në një temperaturë më të lartë, tretësi mund të hiqet sa më pak të jetë e mundur. Pas para-pjekjes, përmbajtja e fotorezistit zvogëlohet në rreth 5%.
(3) Ekspozimi:
Domethënë, fotorezisti ekspozohet ndaj dritës. Në këtë kohë, ndodh një fotoreaksion dhe ndodh ndryshimi i tretshmërisë midis pjesës së ndriçuar dhe pjesës jo të ndriçuar.
(4) Zhvillimi dhe forcimi:
Produkti zhytet në zhvilluesin. Në këtë kohë, zona e ekspozuar e fotorezistit pozitiv dhe zona e paekspozuar e fotorezistit negativ do të treten gjatë zhvillimit. Kjo paraqet një model tredimensional. Pas zhvillimit, çipi ka nevojë për një proces trajtimi në temperaturë të lartë për t'u bërë një film i fortë, i cili shërben kryesisht për të përmirësuar më tej ngjitjen e fotorezistit në substrat.
(5) Gdhendje:
Materiali nën fotoresist gdhendet. Ai përfshin gdhendje të lëngshme të lagësht dhe gdhendje të gaztë të thatë. Për shembull, për gdhendjen e lagësht të silikonit, përdoret një tretësirë ujore acidike e acidit hidrofluorik; për gdhendjen e lagësht të bakrit, përdoret një tretësirë e fortë acidi si acidi nitrik dhe acidi sulfurik, ndërsa gdhendja e thatë shpesh përdor plazmë ose rreze jonike me energji të lartë për të dëmtuar sipërfaqen e materialit dhe për ta gdhendur atë.
(6) Degomimi:
Së fundmi, fotorezisti duhet të hiqet nga sipërfaqja e lentes. Ky hap quhet degomim.
Siguria është çështja më e rëndësishme në të gjithë prodhimin e gjysmëpërçuesve. Gazrat kryesorë të rrezikshëm dhe të dëmshëm të fotolitografisë në procesin e litografisë së çipave janë si më poshtë:
1. Peroksid hidrogjeni
Peroksidi i hidrogjenit (H2O2) është një oksidant i fortë. Kontakti i drejtpërdrejtë mund të shkaktojë inflamacion të lëkurës dhe syve, si dhe djegie.
2. Ksileni
Ksileni është një tretës dhe zhvillues që përdoret në litografinë negative. Është i ndezshëm dhe ka një temperaturë të ulët prej vetëm 27.3℃ (afërsisht temperaturë ambienti). Është shpërthyes kur përqendrimi në ajër është 1%-7%. Kontakti i përsëritur me ksilenin mund të shkaktojë inflamacion të lëkurës. Avulli i ksilenit është i ëmbël, i ngjashëm me erën e ngjitësit të aeroplanit; ekspozimi ndaj ksilenit mund të shkaktojë inflamacion të syve, hundës dhe fytit. Thithja e gazit mund të shkaktojë dhimbje koke, marramendje, humbje të oreksit dhe lodhje.
3. Heksametildisilazan (HMDS)
Heksametildisilazani (HMDS) përdoret më së shpeshti si shtresë bazë për të rritur ngjitjen e fotorezistentit në sipërfaqen e produktit. Është i ndezshëm dhe ka një pikë ndezjeje prej 6.7°C. Është shpërthyes kur përqendrimi në ajër është 0.8%-16%. HMDS reagon fort me ujin, alkoolin dhe acidet minerale për të çliruar amoniak.
4. Hidroksid tetrametilamoniumi
Hidroksid tetrametilamoniumi (TMAH) përdoret gjerësisht si zhvillues për litografinë pozitive. Është toksik dhe gërryes. Mund të jetë fatal nëse gëlltitet ose në kontakt të drejtpërdrejtë me lëkurën. Kontakti me pluhurin ose mjegullën e TMAH mund të shkaktojë inflamacion të syve, lëkurës, hundës dhe fytit. Thithja e përqendrimeve të larta të TMAH do të çojë në vdekje.
5. Klori dhe fluori
Klori (Cl2) dhe fluori (F2) përdoren të dy në lazerët eksimer si burime drite ultraviolet të thellë dhe ultraviolet ekstrem (EUV). Të dy gazrat janë toksikë, duken të gjelbër të çelët dhe kanë një erë të fortë irrituese. Thithja e përqendrimeve të larta të këtij gazi do të çojë në vdekje. Gazi i fluorit mund të reagojë me ujin për të prodhuar gaz fluor hidrogjeni. Gazi i fluor hidrogjenit është një acid i fortë që irriton lëkurën, sytë dhe traktin respirator dhe mund të shkaktojë simptoma të tilla si djegie dhe vështirësi në frymëmarrje. Përqendrimet e larta të fluorit mund të shkaktojnë helmim në trupin e njeriut, duke shkaktuar simptoma të tilla si dhimbje koke, të vjella, diarre dhe koma.
6. Argoni
Argoni (Ar) është një gaz inert që zakonisht nuk shkakton dëm të drejtpërdrejtë në trupin e njeriut. Në rrethana normale, ajri që thithin njerëzit përmban rreth 0.93% argon, dhe ky përqendrim nuk ka efekt të dukshëm në trupin e njeriut. Megjithatë, në disa raste, argoni mund të shkaktojë dëm në trupin e njeriut.
Ja disa situata të mundshme: Në një hapësirë të mbyllur, përqendrimi i argonit mund të rritet, duke ulur kështu përqendrimin e oksigjenit në ajër dhe duke shkaktuar hipoksi. Kjo mund të shkaktojë simptoma të tilla si marramendje, lodhje dhe gulçim. Përveç kësaj, argoni është një gaz inert, por mund të shpërthejë nën temperaturë ose presion të lartë.
7. Neon
Neoni (Ne) është një gaz i qëndrueshëm, pa ngjyrë dhe pa erë që nuk merr pjesë në procesin e frymëmarrjes njerëzore, kështu që thithja e një përqendrimi të lartë të gazit neon do të shkaktojë hipoksi. Nëse jeni në gjendje hipoksie për një kohë të gjatë, mund të përjetoni simptoma të tilla si dhimbje koke, të përziera dhe të vjella. Përveç kësaj, gazi neon mund të reagojë me substanca të tjera nën temperaturë të lartë ose presion të lartë për të shkaktuar zjarr ose shpërthim.
8. Gaz ksenon
Gazi ksenon (Xe) është një gaz i qëndrueshëm, pa ngjyrë dhe pa erë që nuk merr pjesë në procesin e frymëmarrjes njerëzore, kështu që thithja e një përqendrimi të lartë të gazit ksenon do të shkaktojë hipoksi. Nëse jeni në gjendje hipoksie për një kohë të gjatë, mund të përjetoni simptoma të tilla si dhimbje koke, të përziera dhe të vjella. Përveç kësaj, gazi neon mund të reagojë me substanca të tjera nën temperaturë të lartë ose presion të lartë për të shkaktuar zjarr ose shpërthim.
9. Gazi i kriptonit
Gazi i kriptonit (Kr) është një gaz i qëndrueshëm, pa ngjyrë dhe pa erë që nuk merr pjesë në procesin e frymëmarrjes njerëzore, kështu që thithja e një përqendrimi të lartë të gazit të kriptonit do të shkaktojë hipoksi. Nëse jeni në gjendje hipoksie për një kohë të gjatë, mund të përjetoni simptoma të tilla si dhimbje koke, të përziera dhe të vjella. Përveç kësaj, gazi ksenon mund të reagojë me substanca të tjera nën temperaturë të lartë ose presion të lartë për të shkaktuar zjarr ose shpërthim. Frymëmarrja në një mjedis me mungesë oksigjeni mund të shkaktojë hipoksi. Nëse jeni në gjendje hipoksie për një kohë të gjatë, mund të përjetoni simptoma të tilla si dhimbje koke, të përziera dhe të vjella. Përveç kësaj, gazi i kriptonit mund të reagojë me substanca të tjera nën temperaturë të lartë ose presion të lartë për të shkaktuar zjarr ose shpërthim.
Zgjidhje për zbulimin e gazrave të rrezikshëm për industrinë e gjysmëpërçuesve
Industria e gjysmëpërçuesve përfshin prodhimin, përpunimin dhe përpunimin e gazrave të ndezshëm, shpërthyes, toksikë dhe të dëmshëm. Si përdorues i gazrave në impiantet e prodhimit të gjysmëpërçuesve, çdo anëtar i stafit duhet të kuptojë të dhënat e sigurisë së gazrave të ndryshëm të rrezikshëm para përdorimit dhe duhet të dijë se si të veprojë me procedurat e emergjencës kur këto gazra rrjedhin.
Në prodhimin, përpunimin dhe ruajtjen e industrisë së gjysmëpërçuesve, për të shmangur humbjen e jetës dhe të pronës të shkaktuar nga rrjedhja e këtyre gazeve të rrezikshme, është e nevojshme të instalohen instrumente zbulimi të gazit për të zbuluar gazin e synuar.
Detektorët e gazit janë bërë instrumente thelbësore të monitorimit mjedisor në industrinë e gjysmëpërçuesve të sotëm, dhe janë gjithashtu mjetet më të drejtpërdrejta të monitorimit.
Riken Keiki i ka kushtuar gjithmonë vëmendje zhvillimit të sigurt të industrisë së prodhimit të gjysmëpërçuesve, me misionin e krijimit të një mjedisi pune të sigurt për njerëzit, dhe i është përkushtuar zhvillimit të sensorëve të gazit të përshtatshëm për industrinë e gjysmëpërçuesve, duke ofruar zgjidhje të arsyeshme për probleme të ndryshme me të cilat përballen përdoruesit, si dhe duke përmirësuar vazhdimisht funksionet e produkteve dhe duke optimizuar sistemet.
Koha e postimit: 16 korrik 2024