ሴሚኮንዳክተር ሂደት የፎቶሊቶግራፊ ሙሉ ሂደት

የእያንዳንዱ ሴሚኮንዳክተር ምርት ማምረት በመቶዎች የሚቆጠሩ ሂደቶችን ይፈልጋል። አጠቃላይ የምርት ሂደቱን በስምንት ደረጃዎች እንከፍላለን-ዋፈርፕሮሰሲንግ-oxidation-photolithography-etching-ቀጭን የፊልም ማስቀመጫ-ኤፒታክሲያል እድገት-ስርጭት-ion መትከል.
ሴሚኮንዳክተሮችን እና ተዛማጅ ሂደቶችን እንዲረዱ እና እንዲያውቁ ለማገዝ በእያንዳንዱ እትም ላይ የWeChat መጣጥፎችን ከላይ ያሉትን እያንዳንዱን እርምጃዎች አንድ በአንድ ለማስተዋወቅ እንገፋፋለን።
በቀደመው መጣጥፍ ውስጥ, ለመከላከል ሲባል ተጠቅሷልዋፈርከተለያዩ ቆሻሻዎች, ኦክሳይድ ፊልም ተሠርቷል - የኦክሳይድ ሂደት. ዛሬ የሴሚኮንዳክተር ዲዛይን ወረዳን በቫፈር ላይ ከኦክሳይድ ፊልም ጋር በማንሳት ስለ "ፎቶግራፊ ሂደት" እንነጋገራለን.

የፎቶግራፊ ሂደት

1. የፎቶሊቶግራፊ ሂደት ምንድን ነው
Photolithography ለቺፕ ማምረቻ አስፈላጊ የሆኑትን ወረዳዎች እና ተግባራዊ ቦታዎችን ማድረግ ነው.
በፎቶሊቶግራፊ ማሽኑ የሚፈነጥቀው ብርሃን በፎቶሪሲስት የተሸፈነውን ቀጭን ፊልም በስርዓተ-ጥለት ባለው ጭምብል በኩል ለማጋለጥ ያገለግላል. ፎቶግራፍ አንሺው ብርሃኑን ካየ በኋላ ባህሪያቱን ይለውጣል, ስለዚህ ጭምብሉ ላይ ያለው ንድፍ ወደ ቀጭን ፊልም ይገለበጣል, ስለዚህም ቀጭን ፊልም የኤሌክትሮኒካዊ ዑደት ዲያግራም ተግባር አለው. ይህ በካሜራ ፎቶግራፎችን ከማንሳት ጋር ተመሳሳይነት ያለው የፎቶሊቶግራፊ ሚና ነው። በካሜራው የተነሱት ፎቶዎች በፊልሙ ላይ ታትመዋል, የፎቶሊቶግራፊው ፎቶግራፎችን አይቀርጽም, ነገር ግን የወረዳ ንድፎችን እና ሌሎች የኤሌክትሮኒክስ ክፍሎችን.

Photolithography ትክክለኛ የማይክሮ-ማሽን ቴክኖሎጂ ነው።

የተለመደው የፎቶሊተግራፊ ሂደት የአልትራቫዮሌት ብርሃንን ከ2000 እስከ 4500 የሚደርስ የሞገድ ርዝመት ያለው የምስል መረጃ ተሸካሚ ሆኖ ፎቶሪሲስትን እንደ መካከለኛ (የምስል ቀረጻ) በመጠቀም የግራፊክስ ለውጥ፣ ማስተላለፍ እና ሂደትን ማሳካት እና በመጨረሻም ምስሉን የሚያስተላልፍ ሂደት ነው። መረጃ ወደ ቺፕ (በዋነኝነት የሲሊኮን ቺፕ) ወይም ዳይኤሌክትሪክ ንብርብር.
የፎቶሊቶግራፊ የዘመናዊ ሴሚኮንዳክተር ፣ ማይክሮ ኤሌክትሮኒክስ እና የመረጃ ኢንዱስትሪዎች መሠረት ነው ሊባል ይችላል ፣ እና ፎቶሊቶግራፊ የእነዚህን ቴክኖሎጂዎች የእድገት ደረጃ በቀጥታ ይወስናል።
በ 1959 የተዋሃዱ ወረዳዎች በተሳካ ሁኔታ ከተፈለሰፉ ከ 60 ዓመታት በላይ ባለው ጊዜ ውስጥ የግራፊክስ መስመሩ ስፋት በአራት ቅደም ተከተሎች መጠን ቀንሷል እና የወረዳው ውህደት ከስድስት በላይ በሆኑ መጠኖች ተሻሽሏል። የእነዚህ ቴክኖሎጂዎች ፈጣን እድገት በዋነኛነት በፎቶሊቶግራፊ እድገት ምክንያት ነው.

(የተቀናጀ የወረዳ ማምረቻ ልማት በተለያዩ ደረጃዎች ላይ photolithography ቴክኖሎጂ መስፈርቶች)

2. የፎቶሊቶግራፊ መሰረታዊ መርሆች
የፎቶሊቶግራፊ ቁሳቁሶች በአጠቃላይ በፎቶሊቶግራፊ ውስጥ በጣም ወሳኝ የሆኑ ተግባራዊ ቁሶች የሆኑትን ፎተሪረስስ (photoresists) በመባል ይታወቃሉ. የዚህ ዓይነቱ ቁሳቁስ የብርሃን ባህሪያት (የሚታየው ብርሃን, አልትራቫዮሌት ብርሃን, ኤሌክትሮን ጨረር, ወዘተ) ምላሽን ያካትታል. ከፎቶኬሚካል ምላሽ በኋላ, የመሟሟት ሁኔታ በከፍተኛ ሁኔታ ይለወጣል.
ከነሱ መካከል, በገንቢው ውስጥ የአዎንታዊ የፎቶሪዝም ቅልጥፍና ይጨምራል, እና የተገኘው ጥለት እንደ ጭምብሉ ተመሳሳይ ነው; አሉታዊ photoresist ተቃራኒ ነው, ማለትም, solubility ይቀንሳል ወይም እንኳ ገንቢው ከተጋለጡ በኋላ የማይሟሙ ይሆናል, እና የተገኘው ንድፍ ጭንብል ተቃራኒ ነው. የሁለት አይነት የፎቶሪሲስቶች የመተግበሪያ መስኮች የተለያዩ ናቸው. አዎንታዊ የፎቶሪሲስቶች በብዛት ጥቅም ላይ ይውላሉ, ይህም ከጠቅላላው ከ 80% በላይ ነው.

ከላይ ያለው የፎቶሊተግራፊ ሂደት ንድፍ ንድፍ ነው

(1) ማጣበቂያ፡- ማለትም፣ ወጥ የሆነ ውፍረት ያለው፣ ጠንካራ የማጣበቅ እና በሲሊኮን ዋይፈር ላይ ምንም እንከን የሌለበት የፎቶረስስት ፊልም መፍጠር። በፎቶሪስቲስት ፊልም እና በሲሊኮን ዋፈር መካከል ያለውን ማጣበቂያ ለመጨመር ብዙውን ጊዜ በመጀመሪያ የሲሊኮን ዋይፈርን እንደ ሄክሳሜቲልዲዚላዛን (ኤች.ኤም.ዲ.ኤስ) እና ትራይሜቲልሲሊልዲኢቲላሚን (TMSDEA) ባሉ ንጥረ ነገሮች ላይ ማስተካከል አስፈላጊ ነው. ከዚያም የፎቶሪሲስት ፊልም በስፖን ሽፋን ይዘጋጃል.
(2) ቅድመ-መጋገር፡ ከሽክርክሪት ሽፋን በኋላ፣ የፎቶሪሲስት ፊልም አሁንም የተወሰነ መጠን ያለው መሟሟት ይዟል። ከፍ ባለ የሙቀት መጠን ከተጋገረ በኋላ ሟሟ በተቻለ መጠን በትንሹ ሊወገድ ይችላል. ከቅድመ-መጋገር በኋላ, የፎቶሪሲስት ይዘት ወደ 5% ገደማ ይቀንሳል.
(3) መጋለጥ፡- ያም ማለት የፎቶ ተቃዋሚው ለብርሃን የተጋለጠ ነው። በዚህ ጊዜ, የፎቶሪአክሽን ችግር ይከሰታል, እና በተብራራው ክፍል እና ባልተሸፈነው ክፍል መካከል ያለው የሟሟት ልዩነት ይከሰታል.
(4) ልማት እና ማጠንከሪያ፡ ምርቱ በገንቢው ውስጥ ጠልቋል። በዚህ ጊዜ, አዎንታዊ photoresist እና አሉታዊ photoresist ያለውን ያልተጋለጠ አካባቢ ልማት ውስጥ ይሟሟል ይሆናል. ይህ ባለ ሶስት አቅጣጫዊ ንድፍ ያቀርባል. ከእድገት በኋላ, ቺፕው ጠንካራ ፊልም ለመሆን ከፍተኛ ሙቀት ያለው የሕክምና ሂደት ያስፈልገዋል, ይህም በዋናነት የፎቶሪስቴሽን ንጣፉን ወደ ንጣፉ ላይ የበለጠ ለመጨመር ያገለግላል.
(5) ማሳከክ፡ በፎቶ ተከላካይ ስር ያለው ቁሳቁስ ተቀርጿል። ፈሳሽ እርጥብ ማሳከክ እና የጋዝ ደረቅ ማሳከክን ያጠቃልላል. ለምሳሌ, የሲሊኮን እርጥብ ማሳከክ, የሃይድሮፍሎሪክ አሲድ አሲድ አሲድ (aqueous) መፍትሄ ጥቅም ላይ ይውላል; ለመዳብ እርጥብ ማሳከክ ፣ እንደ ናይትሪክ አሲድ እና ሰልፈሪክ አሲድ ያሉ ጠንካራ የአሲድ መፍትሄዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ ፣ ደረቅ ማሳከክ ብዙውን ጊዜ የፕላዝማ ወይም ከፍተኛ ኃይል ያለው ion ጨረሮችን በመጠቀም የቁሳቁስን ገጽታ ይጎዳል እና ይቆርጣል።
(6) Deguming: በመጨረሻም, photoresist ከሌንስ ወለል ላይ መወገድ አለበት. ይህ እርምጃ dehumming ይባላል።

በሁሉም ሴሚኮንዳክተሮች ምርት ውስጥ ደህንነት በጣም አስፈላጊው ጉዳይ ነው። በቺፕ ሊቶግራፊ ሂደት ውስጥ ዋናው አደገኛ እና ጎጂ የፎቶሊቶግራፊ ጋዞች እንደሚከተለው ናቸው ።

1. ሃይድሮጅን በፔርኦክሳይድ
ሃይድሮጅን ፔርኦክሳይድ (H2O2) ጠንካራ ኦክሳይድ ነው. ቀጥተኛ ግንኙነት የቆዳ እና የዓይን እብጠት እና ማቃጠል ሊያስከትል ይችላል.

2. ክሲሊን
Xylene በአሉታዊ ሊቶግራፊ ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውል ሟሟ እና ገንቢ ነው። ተቀጣጣይ ነው እና ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ያለው 27.3℃ (በክፍል ውስጥ በግምት) ብቻ ነው። በአየር ውስጥ ያለው ትኩረት 1% -7% በሚሆንበት ጊዜ ፈንጂ ነው. ከ xylene ጋር ተደጋጋሚ ግንኙነት የቆዳ መቆጣት ሊያስከትል ይችላል. የ Xylene ትነት ጣፋጭ ነው, ከአውሮፕላን ታክ ሽታ ጋር ተመሳሳይ ነው; ለ xylene መጋለጥ የዓይን, አፍንጫ እና ጉሮሮ እብጠት ሊያስከትል ይችላል. ጋዝ ወደ ውስጥ መተንፈስ ራስ ምታት, ማዞር, የምግብ ፍላጎት ማጣት እና ድካም ሊያስከትል ይችላል.

3. ሄክሳሜቲልዲሲላዛኔ (ኤች.ኤም.ዲ.ኤስ.)
ሄክሳሜቲልዲሲላዛን (ኤች.ኤም.ዲ.ኤስ) በአብዛኛው በምርቱ ላይ ያለውን የፎቶሪሲስት ማጣበቅን ለመጨመር እንደ ፕሪመር ንብርብር ጥቅም ላይ ይውላል. ተቀጣጣይ ነው እና የ 6.7 ° ሴ ብልጭታ ነጥብ አለው. በአየር ውስጥ ያለው ትኩረት 0.8% -16% በሚሆንበት ጊዜ ፈንጂ ነው. ኤችኤምዲኤስ አሞኒያን ለመልቀቅ ከውሃ፣ አልኮል እና ማዕድን አሲዶች ጋር ጠንከር ያለ ምላሽ ይሰጣል።

4. Tetramethylammonium hydroxide
Tetramethylammonium hydroxide (TMAH) ለአዎንታዊ ሊቶግራፊ እንደ ገንቢ በሰፊው ጥቅም ላይ ይውላል። መርዛማ እና የሚበላሽ ነው. ከተዋጠ ወይም ከቆዳ ጋር በቀጥታ ከተገናኘ ለሞት ሊዳርግ ይችላል. ከቲኤምኤህ አቧራ ወይም ጭጋግ ጋር መገናኘት የዓይን፣ የቆዳ፣ የአፍንጫ እና የጉሮሮ እብጠት ሊያስከትል ይችላል። ከፍተኛ መጠን ያለው TMAH ወደ ውስጥ መተንፈስ ወደ ሞት ይመራል።

5. ክሎሪን እና ፍሎራይን
ክሎሪን (Cl2) እና ፍሎራይን (F2) ሁለቱም በኤክሳይመር ሌዘር ውስጥ እንደ ጥልቅ አልትራቫዮሌት እና ከፍተኛ የአልትራቫዮሌት (EUV) የብርሃን ምንጮች ያገለግላሉ። ሁለቱም ጋዞች መርዛማ ናቸው, ቀላል አረንጓዴ ይመስላሉ, እና ጠንካራ የሚያበሳጭ ሽታ አላቸው. የዚህ ጋዝ ከፍተኛ መጠን ያለው መተንፈስ ወደ ሞት ይመራዋል. የፍሎራይን ጋዝ ሃይድሮጂን ፍሎራይድ ጋዝ ለማምረት ከውሃ ጋር ምላሽ ሊሰጥ ይችላል. ሃይድሮጂን ፍሎራይድ ጋዝ ቆዳን፣ አይኖችን እና የመተንፈሻ አካላትን የሚያናድድ ጠንካራ አሲድ ሲሆን እንደ ማቃጠል እና የመተንፈስ ችግር ያሉ ምልክቶችን ሊያስከትል ይችላል። ከፍተኛ መጠን ያለው የፍሎራይድ ክምችት በሰው አካል ላይ መመረዝ ሊያስከትል ስለሚችል እንደ ራስ ምታት፣ ማስታወክ፣ ተቅማጥ እና ኮማ ያሉ ምልክቶችን ያስከትላል።

6. አርጎን
አርጎን (አር) በሰው አካል ላይ ቀጥተኛ ጉዳት የማያደርስ የማይነቃነቅ ጋዝ ነው። በተለመደው ሁኔታ ውስጥ ሰዎች የሚተነፍሱት አየር ወደ 0.93% አርጎን ይይዛል, እና ይህ ትኩረት በሰው አካል ላይ ግልጽ የሆነ ተጽእኖ የለውም. ይሁን እንጂ በአንዳንድ ሁኔታዎች አርጎን በሰው አካል ላይ ጉዳት ሊያደርስ ይችላል.
አንዳንድ ሊሆኑ የሚችሉ ሁኔታዎች እነኚሁና: በተዘጋ ቦታ ውስጥ, የአርጎን ክምችት ሊጨምር ይችላል, በዚህም በአየር ውስጥ ያለውን የኦክስጂን መጠን ይቀንሳል እና ሃይፖክሲያ ያስከትላል. ይህ እንደ ማዞር፣ ድካም እና የትንፋሽ ማጠር ያሉ ምልክቶችን ሊያስከትል ይችላል። በተጨማሪም, argon የማይነቃነቅ ጋዝ ነው, ነገር ግን በከፍተኛ ሙቀት ወይም በከፍተኛ ግፊት ሊፈነዳ ይችላል.

7. ኒዮን
ኒዮን (ኒ) የተረጋጋ, ቀለም እና ሽታ የሌለው ጋዝ የማይሳተፍ ጋዝ ነው ኒዮን ጋዝ በሰው የመተንፈሻ አካላት ሂደት ውስጥ አይሳተፍም, ስለዚህ ከፍተኛ መጠን ያለው የኒዮን ጋዝ መተንፈስ hypoxia ያስከትላል. በሃይፖክሲያ ውስጥ ለረጅም ጊዜ ከቆዩ እንደ ራስ ምታት, ማቅለሽለሽ እና ማስታወክ የመሳሰሉ ምልክቶች ሊታዩ ይችላሉ. በተጨማሪም ኒዮን ጋዝ በከፍተኛ ሙቀት ወይም ከፍተኛ ግፊት ውስጥ እሳትን ወይም ፍንዳታን ለመፍጠር ከሌሎች ንጥረ ነገሮች ጋር ምላሽ ሊሰጥ ይችላል.

8. የዜኖን ጋዝ
ዜኖን ጋዝ (Xe) የተረጋጋ, ቀለም እና ሽታ የሌለው ጋዝ ነው, በሰው ልጅ የመተንፈሻ ሂደት ውስጥ አይሳተፍም, ስለዚህ ከፍተኛ መጠን ያለው የ xenon ጋዝ መተንፈስ hypoxia ያስከትላል. በሃይፖክሲያ ውስጥ ለረጅም ጊዜ ከቆዩ እንደ ራስ ምታት, ማቅለሽለሽ እና ማስታወክ የመሳሰሉ ምልክቶች ሊታዩ ይችላሉ. በተጨማሪም የኒዮን ጋዝ ከፍተኛ ሙቀት ወይም ከፍተኛ ጫና በሚፈጠርበት ጊዜ እሳትን ወይም ፍንዳታን ለመፍጠር ከሌሎች ንጥረ ነገሮች ጋር ምላሽ ሊሰጥ ይችላል.

9. ክሪፕቶን ጋዝ
Krypton ጋዝ (Kr) የተረጋጋ, ቀለም እና ሽታ የሌለው ጋዝ ነው, በሰው ልጅ የመተንፈስ ሂደት ውስጥ አይሳተፍም, ስለዚህ በከፍተኛ የ krypton ጋዝ ውስጥ መተንፈስ ሃይፖክሲያ ያስከትላል. በሃይፖክሲያ ውስጥ ለረጅም ጊዜ ከቆዩ እንደ ራስ ምታት, ማቅለሽለሽ እና ማስታወክ የመሳሰሉ ምልክቶች ሊታዩ ይችላሉ. በተጨማሪም የ xenon ጋዝ እሳትን ወይም ፍንዳታን ለመፍጠር በከፍተኛ ሙቀት ወይም ከፍተኛ ግፊት ውስጥ ካሉ ሌሎች ንጥረ ነገሮች ጋር ምላሽ ሊሰጥ ይችላል. ኦክሲጅን እጥረት ባለበት አካባቢ መተንፈስ ሃይፖክሲያ ሊያስከትል ይችላል። በሃይፖክሲያ ውስጥ ለረጅም ጊዜ ከቆዩ እንደ ራስ ምታት, ማቅለሽለሽ እና ማስታወክ የመሳሰሉ ምልክቶች ሊታዩ ይችላሉ. በተጨማሪም, krypton ጋዝ ከፍተኛ ሙቀት ወይም ከፍተኛ ግፊት ስር እሳት ወይም ፍንዳታ ምክንያት ሌሎች ንጥረ ነገሮች ጋር ምላሽ ይሆናል.

ለሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ አደገኛ የጋዝ መፈለጊያ መፍትሄዎች
ሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪው ተቀጣጣይ፣ ፈንጂ፣ መርዛማ እና ጎጂ ጋዞችን ማምረት፣ ማምረት እና ሂደትን ያካትታል። በሴሚኮንዳክተር ማምረቻ ፋብሪካዎች ውስጥ የጋዞች ተጠቃሚ እንደመሆኖ እያንዳንዱ ሰራተኛ ከመጠቀምዎ በፊት የተለያዩ አደገኛ ጋዞችን የደህንነት መረጃ መረዳት አለበት እና እነዚህ ጋዞች በሚፈስሱበት ጊዜ የአደጋ ጊዜ ሂደቶችን እንዴት መቋቋም እንደሚችሉ ማወቅ አለባቸው።
ሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪውን በማምረት፣ በማኑፋክቸሪንግ እና በማከማቸት በነዚህ አደገኛ ጋዞች መፍሰስ ምክንያት የሚደርሰውን የህይወት እና የንብረት መጥፋት ለማስቀረት የታለመውን ጋዝ ለመለየት የጋዝ መፈለጊያ መሳሪያዎችን መትከል አስፈላጊ ነው።

በዛሬው ሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ ውስጥ የጋዝ መመርመሪያዎች አስፈላጊ የአካባቢ ቁጥጥር መሣሪያዎች ሆነዋል፣ እና እንዲሁም በጣም ቀጥተኛ የክትትል መሳሪያዎች ናቸው።
Riken Keiki ሁልጊዜ ሴሚኮንዳክተር የማኑፋክቸሪንግ ኢንዱስትሪ ደህንነቱ የተጠበቀ ልማት ትኩረት ሰጥቷል, ሰዎች የሚሆን ደህንነቱ የተጠበቀ የሥራ አካባቢ መፍጠር ተልዕኮ ጋር, እና ሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ ተስማሚ ጋዝ ዳሳሾች በማዳበር, አጋጥሞታል የተለያዩ ችግሮች ምክንያታዊ መፍትሄዎችን በመስጠት. ተጠቃሚዎች እና የምርት ተግባራትን እና ስርዓቶችን ያለማቋረጥ ማሻሻል።