Производството на всеки полупроводников продукт изисква стотици процеси. Ние разделяме целия производствен процес на осем стъпки:вафлаобработка-оксидация-фотолитография-ецване-отлагане на тънък филм-епитаксиален растеж-дифузия-йонна имплантация.
За да ви помогнем да разберете и разпознаете полупроводниците и свързаните с тях процеси, ние ще прокараме статии на WeChat във всеки брой, за да представим всяка от горните стъпки една по една.
В предишната статия беше споменато, че за да се защитивафлаот различни примеси е направен оксиден филм - процес на окисление. Днес ще обсъдим "процеса на фотолитография" за фотографиране на схемата на полупроводников дизайн върху пластината с образувания оксиден филм.
Процес на фотолитография
1. Какво е процес на фотолитография
Фотолитографията е за създаване на веригите и функционалните области, необходими за производството на чипове.
Светлината, излъчвана от фотолитографската машина, се използва за експониране на тънкия филм, покрит с фоторезист, през маска с шарка. Фоторезистът ще промени свойствата си, след като види светлината, така че шаблонът върху маската да се копира върху тънкия филм, така че тънкият филм да има функцията на електронна схема. Това е ролята на фотолитографията, подобно на снимането с фотоапарат. Снимките, направени от камерата, се отпечатват върху филма, докато фотолитографията не гравира снимки, а електрически схеми и други електронни компоненти.
Фотолитографията е прецизна микромашинна технология
Конвенционалната фотолитография е процес, който използва ултравиолетова светлина с дължина на вълната от 2000 до 4500 ангстрьома като носител на информация за изображението и използва фоторезист като междинна среда (запис на изображение) за постигане на трансформация, трансфер и обработка на графики и накрая предава изображението информация към чипа (главно силиконов чип) или диелектричен слой.
Може да се каже, че фотолитографията е в основата на съвременната полупроводникова, микроелектронна и информационна индустрии, а фотолитографията пряко определя нивото на развитие на тези технологии.
През повече от 60 години от успешното изобретяване на интегралните схеми през 1959 г., ширината на линиите на неговите графики е намалена с около четири порядъка, а интеграцията на схемите е подобрена с повече от шест порядъка. Бързият прогрес на тези технологии се дължи главно на развитието на фотолитографията.
(Изисквания към фотолитографската технология на различни етапи от развитието на производството на интегрални схеми)
2. Основни принципи на фотолитографията
Материалите за фотолитография обикновено се отнасят до фоторезисти, известни също като фоторезисти, които са най-критичните функционални материали във фотолитографията. Този тип материал има характеристиките на реакция на светлина (включително видима светлина, ултравиолетова светлина, електронен лъч и др.). След фотохимична реакция неговата разтворимост се променя значително.
Сред тях се увеличава разтворимостта на положителния фоторезист в проявителя и полученият модел е същият като маската; отрицателният фоторезист е обратното, тоест разтворимостта намалява или дори става неразтворима след излагане на проявителя и полученият модел е противоположен на маската. Сферите на приложение на двата вида фоторезисти са различни. Положителните фоторезисти се използват по-често, представлявайки повече от 80% от общия брой.
Горното е схематична диаграма на процеса на фотолитография
(1) Залепване: т.е. образуване на фоторезистивен филм с еднаква дебелина, силна адхезия и без дефекти върху силиконовата пластина. За да се подобри адхезията между фоторезистния филм и силиконовата пластина, често е необходимо първо да се модифицира повърхността на силиконовата пластина с вещества като хексаметилдисилазан (HMDS) и триметилсилилдиетиламин (TMSDEA). След това фоторезистният филм се приготвя чрез центрофугиране.
(2) Предварително изпичане: След центрофугиране, фоторезистният филм все още съдържа известно количество разтворител. След изпичане при по-висока температура разтворителят може да се отстрани възможно най-малко. След предварително изпичане съдържанието на фоторезиста се намалява до около 5%.
(3) Експозиция: Тоест фоторезистът е изложен на светлина. По това време възниква фотореакция и възниква разликата в разтворимостта между осветената част и неосветената част.
(4) Проявяване и втвърдяване: Продуктът се потапя в проявителя. По това време експонираната област на положителния фоторезист и неекспонираната зона на негативния фоторезист ще се разтворят в проявата. Това представлява триизмерен модел. След разработването, чипът се нуждае от процес на високотемпературно третиране, за да се превърне в твърд филм, който служи главно за допълнително подобряване на адхезията на фоторезиста към субстрата.
(5) Гравиране: Материалът под фоторезиста е гравиран. Включва течно мокро ецване и газообразно сухо ецване. Например, за мокро ецване на силиций се използва кисел воден разтвор на флуороводородна киселина; за мокро ецване на мед се използва силен киселинен разтвор като азотна киселина и сярна киселина, докато сухото ецване често използва плазма или високоенергийни йонни лъчи, за да повреди повърхността на материала и да го ецва.
(6) Дегумиране: Накрая фоторезистът трябва да се отстрани от повърхността на лещата. Тази стъпка се нарича дегумиране.
Безопасността е най-важният въпрос в цялото производство на полупроводници. Основните опасни и вредни фотолитографски газове в процеса на чип литография са както следва:
1. Водороден прекис
Водородният прекис (H2O2) е силен окислител. Директният контакт може да причини възпаление на кожата и очите и изгаряния.
2. Ксилол
Ксилолът е разтворител и проявител, използван в негативната литография. Той е запалим и има ниска температура от само 27,3 ℃ (приблизително стайна температура). Взривоопасен е при концентрация във въздуха 1%-7%. Многократният контакт с ксилен може да причини възпаление на кожата. Парите на ксилола са сладки, подобни на миризмата на самолетен халс; излагането на ксилол може да причини възпаление на очите, носа и гърлото. Вдишването на газа може да причини главоболие, световъртеж, загуба на апетит и умора.
3. Хексаметилдисилазан (HMDS)
Хексаметилдисилазан (HMDS) най-често се използва като грунд слой за увеличаване на адхезията на фоторезиста върху повърхността на продукта. Той е запалим и има температура на възпламеняване 6,7°C. Взривоопасен е при концентрация във въздуха 0,8%-16%. HMDS реагира силно с вода, алкохол и минерални киселини, за да освободи амоняк.
4. Тетраметиламониев хидроксид
Тетраметиламониевият хидроксид (TMAH) се използва широко като проявител за позитивна литография. Той е токсичен и корозивен. Може да бъде фатален при поглъщане или при директен контакт с кожата. Контактът с TMAH прах или мъгла може да причини възпаление на очите, кожата, носа и гърлото. Вдишването на високи концентрации на TMAH ще доведе до смърт.
5. Хлор и флуор
Хлорът (Cl2) и флуорът (F2) се използват в ексимерните лазери като източници на дълбока ултравиолетова и екстремна ултравиолетова (EUV) светлина. И двата газа са токсични, изглеждат светлозелени и имат силна дразнеща миризма. Вдишването на високи концентрации от този газ ще доведе до смърт. Флуорният газ може да реагира с вода, за да се получи газ флуороводород. Флуороводородният газ е силна киселина, която дразни кожата, очите и дихателните пътища и може да причини симптоми като изгаряния и затруднено дишане. Високите концентрации на флуорид могат да причинят отравяне на човешкото тяло, причинявайки симптоми като главоболие, повръщане, диария и кома.
6. Аргон
Аргонът (Ar) е инертен газ, който обикновено не причинява пряка вреда на човешкото тяло. При нормални обстоятелства въздухът, който хората дишат, съдържа около 0,93% аргон и тази концентрация няма очевиден ефект върху човешкото тяло. В някои случаи обаче аргонът може да навреди на човешкото тяло.
Ето някои възможни ситуации: В затворено пространство концентрацията на аргон може да се увеличи, като по този начин намали концентрацията на кислород във въздуха и причини хипоксия. Това може да причини симптоми като замаяност, умора и задух. Освен това аргонът е инертен газ, но може да избухне при висока температура или високо налягане.
7. Неон
Неонът (Ne) е стабилен, безцветен газ без мирис, който не участва в Неоновият газ не участва в човешкия респираторен процес, така че вдишването на висока концентрация на неонов газ ще причини хипоксия. Ако сте в състояние на хипоксия за дълго време, може да изпитате симптоми като главоболие, гадене и повръщане. Освен това неоновият газ може да реагира с други вещества при висока температура или високо налягане, за да причини пожар или експлозия.
8. Газ ксенон
Газът ксенон (Xe) е стабилен газ без цвят и мирис, който не участва в дихателния процес на човека, така че вдишването на газ ксенон с висока концентрация ще причини хипоксия. Ако сте в състояние на хипоксия за дълго време, може да изпитате симптоми като главоболие, гадене и повръщане. Освен това неоновият газ може да реагира с други вещества при висока температура или високо налягане, за да причини пожар или експлозия.
9. Газ криптон
Газът криптон (Kr) е стабилен газ без цвят и мирис, който не участва в дихателния процес на човека, така че вдишването на газ криптон с висока концентрация ще причини хипоксия. Ако сте в състояние на хипоксия за дълго време, може да изпитате симптоми като главоболие, гадене и повръщане. Освен това газът ксенон може да реагира с други вещества при висока температура или високо налягане, за да предизвика пожар или експлозия. Дишането в среда с недостиг на кислород може да причини хипоксия. Ако сте в състояние на хипоксия за дълго време, може да изпитате симптоми като главоболие, гадене и повръщане. В допълнение газът криптон може да реагира с други вещества при висока температура или високо налягане, за да предизвика пожар или експлозия.
Решения за откриване на опасни газове за полупроводниковата индустрия
Полупроводниковата индустрия включва производство, производство и процес на запалими, експлозивни, токсични и вредни газове. Като потребител на газове в заводи за производство на полупроводници, всеки член на персонала трябва да разбира данните за безопасност на различни опасни газове преди употреба и трябва да знае как да се справи с аварийните процедури при изтичане на тези газове.
При производството, производството и съхранението на полупроводниковата индустрия, за да се избегне загубата на живот и имущество, причинени от изтичането на тези опасни газове, е необходимо да се инсталират инструменти за откриване на газ за откриване на целевия газ.
Газовите детектори са се превърнали в основни инструменти за наблюдение на околната среда в днешната полупроводникова индустрия и са също така най-директните инструменти за наблюдение.
Riken Keiki винаги е обръщал внимание на безопасното развитие на индустрията за производство на полупроводници, с мисията да създаде безопасна работна среда за хората, и се е посветил на разработването на газови сензори, подходящи за индустрията на полупроводниците, предоставяйки разумни решения за различни проблеми, срещани от потребители и непрекъснато надграждане на продуктовите функции и оптимизиране на системите.
Време на публикуване: 16 юли 2024 г