Utengenezaji wa kila bidhaa ya nusu-semiconductor unahitaji mamia ya michakato. Tunagawanya mchakato mzima wa utengenezaji katika hatua nane:kakiusindikaji-uoksidishaji-fotolithografia-kuchora-uwekaji-nyembamba wa filamu-upandikizaji-ukuaji-usambazaji-wa-ioni ya epitaxial.
Ili kukusaidia kuelewa na kutambua semiconductors na michakato inayohusiana, tutasukuma makala za WeChat katika kila toleo kuanzisha kila hatua iliyo hapo juu moja baada ya nyingine.
Katika makala iliyopita, ilitajwa kwamba ili kulindakakiKutoka kwa uchafu mbalimbali, filamu ya oksidi ilitengenezwa - mchakato wa oksidi. Leo tutajadili "mchakato wa fotolithografia" wa kupiga picha saketi ya muundo wa nusu-semiconductor kwenye wafer na filamu ya oksidi imeundwa.
Mchakato wa upigaji picha
1. Mchakato wa fotolithografia ni nini?
Photolithography ni kutengeneza saketi na maeneo ya utendaji kazi yanayohitajika kwa ajili ya uzalishaji wa chipu.
Mwanga unaotolewa na mashine ya fotolithografia hutumika kufichua filamu nyembamba iliyofunikwa na fotoresisti kupitia barakoa yenye muundo. Photoresististi itabadilisha sifa zake baada ya kuona mwanga, ili muundo kwenye barakoa unakiliwe kwenye filamu nyembamba, ili filamu nyembamba iwe na kazi ya mchoro wa saketi ya kielektroniki. Huu ndio jukumu la fotolithografia, sawa na kupiga picha kwa kamera. Picha zilizopigwa na kamera huchapishwa kwenye filamu, huku fotolithografia haichongi picha, bali michoro ya saketi na vipengele vingine vya kielektroniki.
Photolithography ni teknolojia sahihi ya uchakataji mdogo
Fotografia ya kawaida ni mchakato unaotumia mwanga wa urujuanimno wenye urefu wa mawimbi ya angstrom 2000 hadi 4500 kama kibebaji cha taarifa za picha, na hutumia uzuiaji wa mwanga kama njia ya kati (kurekodi picha) ili kufikia mabadiliko, uhamishaji na usindikaji wa michoro, na hatimaye hutuma taarifa za picha kwenye chipu (hasa chipu ya silikoni) au safu ya dielektri.
Inaweza kusemwa kwamba fotolithografia ndiyo msingi wa tasnia za kisasa za semiconductor, microelectronics, na habari, na fotolithografia huamua moja kwa moja kiwango cha maendeleo ya teknolojia hizi.
Katika zaidi ya miaka 60 tangu uvumbuzi uliofanikiwa wa saketi jumuishi mwaka wa 1959, upana wa mstari wa michoro yake umepunguzwa kwa takriban oda nne za ukubwa, na ujumuishaji wa saketi umeboreshwa kwa zaidi ya oda sita za ukubwa. Maendeleo ya haraka ya teknolojia hizi yanahusishwa zaidi na maendeleo ya fotolithografia.
(Mahitaji ya teknolojia ya fotolithografia katika hatua mbalimbali za maendeleo ya utengenezaji wa saketi jumuishi)
2. Kanuni za msingi za upigaji picha
Nyenzo za fotolithografia kwa ujumla hurejelea fotoresististi, pia hujulikana kama fotoresististi, ambazo ni nyenzo muhimu zaidi za utendaji katika fotolithografia. Aina hii ya nyenzo ina sifa za mmenyuko wa mwanga (ikiwa ni pamoja na mwanga unaoonekana, mwanga wa urujuanimno, boriti ya elektroni, n.k.). Baada ya mmenyuko wa fotokemikali, umumunyifu wake hubadilika sana.
Miongoni mwao, umumunyifu wa upinzani chanya wa mwanga katika msanidi programu huongezeka, na muundo uliopatikana ni sawa na barakoa; upinzani hasi wa mwanga ni kinyume chake, yaani, umumunyifu hupungua au hata hauyeyuki baada ya kufichuliwa na msanidi programu, na muundo uliopatikana ni kinyume na barakoa. Sehemu za matumizi za aina mbili za upinzani wa mwanga ni tofauti. Upinzani chanya wa mwanga hutumika zaidi, ukihesabu zaidi ya 80% ya jumla.
Hapo juu ni mchoro wa kimchoro wa mchakato wa fotolithografia
(1) Kuunganisha:
Yaani, kutengeneza filamu ya upinzani wa mwanga yenye unene sawa, mshikamano imara na bila kasoro kwenye wafer ya silikoni. Ili kuongeza mshikamano kati ya filamu ya upinzani wa mwanga na wafer ya silikoni, mara nyingi ni muhimu kwanza kurekebisha uso wa wafer ya silikoni kwa kutumia vitu kama vile hexamethyldisilazane (HMDS) na trimethylsilyldiethylamine (TMSDEA). Kisha, filamu ya upinzani wa mwanga huandaliwa kwa kutumia mipako ya spin.
(2) Kuoka kabla:
Baada ya mipako ya mviringo, filamu ya upinzani wa mwanga bado ina kiasi fulani cha kiyeyusho. Baada ya kuoka kwenye halijoto ya juu, kiyeyusho kinaweza kuondolewa kidogo iwezekanavyo. Baada ya kuoka kabla, kiwango cha upinzani wa mwanga hupunguzwa hadi takriban 5%.
(3) Mfiduo:
Hiyo ni, kipinga mwanga huwekwa wazi kwa mwanga. Kwa wakati huu, mmenyuko wa mwanga hutokea, na tofauti ya umumunyifu kati ya sehemu iliyoangaziwa na sehemu isiyoangaziwa hutokea.
(4) Ukuzaji na ugumu:
Bidhaa imezama ndani ya msanidi programu. Kwa wakati huu, eneo lililo wazi la upinzani chanya wa mwanga na eneo lisilo wazi la upinzani hasi wa mwanga litayeyuka katika muundo. Hii inatoa muundo wa pande tatu. Baada ya uundaji, chipu inahitaji mchakato wa matibabu ya halijoto ya juu ili kuwa filamu ngumu, ambayo hutumika zaidi kuongeza mshikamano wa upinzani wa mwanga kwenye sehemu ya chini.
(5) Kuchonga:
Nyenzo iliyo chini ya fotoresista imechongwa. Inajumuisha uchongaji wa kioevu na ukavu wa gesi. Kwa mfano, kwa uchongaji wa silicon kwa mvua, myeyusho wa maji wa asidi hidrofloriki hutumiwa; kwa uchongaji wa shaba kwa mvua, myeyusho wa asidi kali kama vile asidi nitriki na asidi sulfuriki hutumiwa, huku uchongaji kavu mara nyingi hutumia plasma au mihimili ya ioni yenye nguvu nyingi kuharibu uso wa nyenzo na kuichongwa.
(6) Kuondoa gum:
Hatimaye, kizuia mwanga kinahitaji kuondolewa kutoka kwenye uso wa lenzi. Hatua hii inaitwa kuondoa mwanga.
Usalama ndio suala muhimu zaidi katika uzalishaji wote wa nusu-semiconductor. Gesi kuu hatari na zenye madhara za fotolithografia katika mchakato wa lithografia ya chip ni kama ifuatavyo:
1. Peroksidi ya hidrojeni
Peroksidi ya hidrojeni (H2O2) ni kioksidishaji chenye nguvu. Kugusa moja kwa moja kunaweza kusababisha uvimbe na kuungua kwa ngozi na macho.
2. Xyleni
Xylene ni kiyeyusho na msanidi programu anayetumika katika lithografia hasi. Inaweza kuwaka na ina halijoto ya chini ya 27.3°C pekee (takriban halijoto ya kawaida). Hulipuka wakati mkusanyiko hewani ni 1%-7%. Kugusa mara kwa mara na xylene kunaweza kusababisha uvimbe wa ngozi. Mvuke wa Xylene ni mtamu, sawa na harufu ya ndege; kuathiriwa na xylene kunaweza kusababisha uvimbe wa macho, pua na koo. Kuvuta pumzi ya gesi kunaweza kusababisha maumivu ya kichwa, kizunguzungu, kupoteza hamu ya kula na uchovu.
3. Hexamethilidisilazane (HMDS)
Hexamethyldisilazane (HMDS) hutumika sana kama safu ya msingi ili kuongeza mshikamano wa unyumbulifu kwenye uso wa bidhaa. Inaweza kuwaka na ina kiwango cha kumweka cha 6.7°C. Hulipuka wakati mkusanyiko hewani ni 0.8%-16%. HMDS humenyuka kwa nguvu na maji, pombe na asidi ya madini ili kutoa amonia.
4. Hidroksidi ya tetramethilamuniamu
Tetramethylammonium hidroksidi (TMAH) hutumika sana kama msanidi programu wa lithografia chanya. Ni sumu na babuzi. Inaweza kusababisha kifo ikimezwa au ikigusana moja kwa moja na ngozi. Kugusa vumbi au ukungu wa TMAH kunaweza kusababisha kuvimba kwa macho, ngozi, pua na koo. Kuvuta pumzi yenye viwango vya juu vya TMAH kutasababisha kifo.
5. Klorini na florini
Klorini (Cl2) na florini (F2) zote hutumika katika leza za excimer kama vyanzo vya mwanga vya ultraviolet ya kina na ultraviolet ya kiwango cha juu (EUV). Gesi zote mbili ni sumu, zinaonekana kijani kibichi, na zina harufu kali ya kuwasha. Kuvuta pumzi ya viwango vya juu vya gesi hii kutasababisha kifo. Gesi ya florini inaweza kuitikia na maji na kutoa gesi ya floridi ya hidrojeni. Gesi ya floridi ya hidrojeni ni asidi kali ambayo inakera ngozi, macho na njia ya upumuaji na inaweza kusababisha dalili kama vile kuungua na ugumu wa kupumua. Viwango vya juu vya floridi vinaweza kusababisha sumu kwa mwili wa binadamu, na kusababisha dalili kama vile maumivu ya kichwa, kutapika, kuhara, na kukosa fahamu.
6. Argoni
Argon (Ar) ni gesi isiyo na hewa ambayo kwa kawaida haisababishi madhara ya moja kwa moja kwa mwili wa binadamu. Katika hali ya kawaida, hewa ambayo watu hupumua ina takriban argon 0.93%, na mkusanyiko huu hauna athari dhahiri kwa mwili wa binadamu. Hata hivyo, katika baadhi ya matukio, argon inaweza kusababisha madhara kwa mwili wa binadamu.
Hapa kuna baadhi ya hali zinazowezekana: Katika nafasi iliyofungwa, mkusanyiko wa argon unaweza kuongezeka, na hivyo kupunguza mkusanyiko wa oksijeni hewani na kusababisha upungufu wa oksijeni. Hii inaweza kusababisha dalili kama vile kizunguzungu, uchovu, na upungufu wa pumzi. Zaidi ya hayo, argon ni gesi isiyo na hewa, lakini inaweza kulipuka chini ya halijoto ya juu au shinikizo la juu.
7. Neon
Neon (Ne) ni gesi thabiti, isiyo na rangi na isiyo na harufu ambayo haishiriki katika. Gesi ya neon haihusiki katika mchakato wa kupumua kwa binadamu, kwa hivyo kupumua kwa kiwango kikubwa cha gesi ya neon husababisha upungufu wa oksijeni. Ukiwa katika hali ya upungufu wa oksijeni kwa muda mrefu, unaweza kupata dalili kama vile maumivu ya kichwa, kichefuchefu, na kutapika. Kwa kuongezea, gesi ya neon inaweza kuitikia na vitu vingine chini ya halijoto ya juu au shinikizo la juu na kusababisha moto au mlipuko.
8. Gesi ya Xenon
Gesi ya Xenon (Xe) ni gesi thabiti, isiyo na rangi na isiyo na harufu ambayo haishiriki katika mchakato wa kupumua kwa binadamu, kwa hivyo kupumua kwa kiwango kikubwa cha gesi ya xenon kutasababisha upungufu wa oksijeni. Ukiwa katika hali ya upungufu wa oksijeni kwa muda mrefu, unaweza kupata dalili kama vile maumivu ya kichwa, kichefuchefu, na kutapika. Zaidi ya hayo, gesi ya neon inaweza kuitikia na vitu vingine chini ya halijoto ya juu au shinikizo la juu na kusababisha moto au mlipuko.
9. Gesi ya Kriptoni
Gesi ya Krypton (Kr) ni gesi thabiti, isiyo na rangi na isiyo na harufu ambayo haishiriki katika mchakato wa kupumua kwa binadamu, kwa hivyo kupumua kwa mkusanyiko mkubwa wa gesi ya krypton kutasababisha upungufu wa oksijeni. Ukiwa katika hali ya upungufu wa oksijeni kwa muda mrefu, unaweza kupata dalili kama vile maumivu ya kichwa, kichefuchefu, na kutapika. Kwa kuongezea, gesi ya xenon inaweza kuguswa na vitu vingine chini ya halijoto ya juu au shinikizo la juu kusababisha moto au mlipuko. Kupumua katika mazingira yenye upungufu wa oksijeni kunaweza kusababisha upungufu wa oksijeni. Ukiwa katika hali ya upungufu wa oksijeni kwa muda mrefu, unaweza kupata dalili kama vile maumivu ya kichwa, kichefuchefu, na kutapika. Kwa kuongezea, gesi ya krypton inaweza kuguswa na vitu vingine chini ya halijoto ya juu au shinikizo la juu kusababisha moto au mlipuko.
Suluhisho hatari za kugundua gesi kwa tasnia ya semiconductor
Sekta ya semiconductor inahusisha uzalishaji, utengenezaji, na mchakato wa gesi zinazoweza kuwaka, kulipuka, sumu, na hatari. Kama mtumiaji wa gesi katika viwanda vya utengenezaji wa semiconductor, kila mfanyakazi anapaswa kuelewa data ya usalama ya gesi mbalimbali hatari kabla ya matumizi, na anapaswa kujua jinsi ya kukabiliana na taratibu za dharura gesi hizi zinapovuja.
Katika uzalishaji, utengenezaji, na uhifadhi wa tasnia ya semiconductor, ili kuepuka upotevu wa maisha na mali unaosababishwa na uvujaji wa gesi hizi hatari, ni muhimu kusakinisha vifaa vya kugundua gesi ili kugundua gesi inayolengwa.
Vigunduzi vya gesi vimekuwa vyombo muhimu vya ufuatiliaji wa mazingira katika tasnia ya semiconductor ya leo, na pia ni vifaa vya ufuatiliaji wa moja kwa moja zaidi.
Riken Keiki amekuwa akizingatia maendeleo salama ya tasnia ya utengenezaji wa semiconductor, akiwa na dhamira ya kuunda mazingira salama ya kufanya kazi kwa watu, na amejitolea kutengeneza vitambuzi vya gesi vinavyofaa kwa tasnia ya semiconductor, kutoa suluhisho zinazofaa kwa matatizo mbalimbali yanayowakabili watumiaji, na kuendelea kuboresha utendaji wa bidhaa na kuboresha mifumo.
Muda wa chapisho: Julai-16-2024