Proizvodnja svakog poluvodičkog proizvoda zahtijeva stotine procesa. Cijeli proces proizvodnje dijelimo u osam koraka:waferobrada-oksidacija-fotolitografija-jetkanje-nanošenje tankog filma-epitaksijalni rast-difuzija-ionska implantacija.
Da bismo vam pomogli da shvatite i prepoznate poluvodiče i srodne procese, gurnut ćemo WeChat članke u svako izdanje kako bismo uveli svaki od gornjih koraka jedan po jedan.
U prethodnom članku je spomenuto da u cilju zaštitewaferod raznih nečistoća napravljen je oksidni film - proces oksidacije. Danas ćemo razgovarati o "fotolitografskom procesu" fotografiranja poluvodičkog dizajna kola na pločici s formiranim oksidnim filmom.
Proces fotolitografije
1. Šta je proces fotolitografije
Fotolitografija je da napravi kola i funkcionalna područja koja su potrebna za proizvodnju čipova.
Svjetlost koju emituje fotolitografska mašina koristi se za izlaganje tankog filma obloženog fotorezistom kroz masku s uzorkom. Fotorezist će promijeniti svoja svojstva nakon što vidi svjetlost, tako da se uzorak na maski kopira na tanki film, tako da tanak film ima funkciju dijagrama elektroničkog kola. Ovo je uloga fotolitografije, slična slikanju fotoaparatom. Fotografije snimljene kamerom se štampaju na filmu, dok fotolitografija ne gravira fotografije, već dijagrame kola i druge elektronske komponente.
Fotolitografija je precizna tehnologija mikro mašinske obrade
Konvencionalna fotolitografija je proces koji koristi ultraljubičasto svjetlo s talasnom dužinom od 2000 do 4500 angstroma kao nosilac informacija o slici i koristi fotorezist kao medij (snimanje slike) za postizanje transformacije, prijenosa i obrade grafike, te na kraju prenosi sliku informacije o čipu (uglavnom silicijumskom čipu) ili dielektričnom sloju.
Može se reći da je fotolitografija temelj moderne poluvodičke, mikroelektronske i informatičke industrije, a fotolitografija direktno određuje nivo razvoja ovih tehnologija.
U više od 60 godina od uspješnog pronalaska integriranih kola 1959. godine, širina linije njegove grafike smanjena je za oko četiri reda veličine, a integracija kola je poboljšana za više od šest redova veličine. Brzi napredak ovih tehnologija uglavnom se pripisuje razvoju fotolitografije.
(Zahtjevi za fotolitografsku tehnologiju u različitim fazama razvoja proizvodnje integriranih kola)
2. Osnovni principi fotolitografije
Materijali za fotolitografiju općenito se odnose na fotoreziste, također poznate kao fotorezisti, koji su najkritičniji funkcionalni materijali u fotolitografiji. Ova vrsta materijala ima karakteristike svjetlosne (uključujući vidljivo svjetlo, ultraljubičasto svjetlo, elektronski snop, itd.) reakcije. Nakon fotohemijske reakcije, njegova rastvorljivost se značajno menja.
Među njima se povećava rastvorljivost pozitivnog fotorezista u razvijaču, a dobijeni uzorak je isti kao i maska; negativni fotorezist je suprotan, odnosno topljivost se smanjuje ili čak postaje nerastvorljiva nakon izlaganja razvijaču, a dobijeni uzorak je suprotan od maske. Područja primjene dvije vrste fotorezista su različite. Pozitivni fotorezisti se češće koriste, čineći više od 80% ukupnog broja.
Gore je shematski dijagram procesa fotolitografije
(1) Ljepljenje: to jest, formiranje fotootpornog filma ujednačene debljine, jakog prianjanja i bez defekata na silikonskoj pločici. Da bi se poboljšala adhezija između fotorezist filma i silikonske pločice, često je potrebno prvo modificirati površinu silikonske pločice supstancama kao što su heksametildisilazan (HMDS) i trimetilsilildietilamin (TMSDEA). Zatim se fotorezist film priprema centrifugiranjem.
(2) Prethodno pečenje: Nakon centrifugiranja, fotorezist film i dalje sadrži određenu količinu rastvarača. Nakon pečenja na višoj temperaturi, rastvarač se može ukloniti što je manje moguće. Nakon prethodnog pečenja sadržaj fotorezista se smanjuje na oko 5%.
(3) Ekspozicija: To jest, fotorezist je izložen svjetlu. U tom trenutku dolazi do fotoreakcije i dolazi do razlike u topljivosti između osvijetljenog i neosvijetljenog dijela.
(4) Razvoj i stvrdnjavanje: Proizvod je uronjen u razvijač. U ovom trenutku, izloženo područje pozitivnog fotorezista i neeksponirano područje negativnog fotorezista će se rastvoriti u razvoju. Ovo predstavlja trodimenzionalni uzorak. Nakon razvoja, čipu je potreban proces visokotemperaturne obrade kako bi postao tvrdi film, koji uglavnom služi za dodatno poboljšanje prianjanja fotorezista na podlogu.
(5) Jetkanje: Materijal ispod fotorezista je urezan. Uključuje tečno mokro jetkanje i gasovito suho jetkanje. Na primjer, za mokro jetkanje silicija koristi se kiseli vodeni rastvor fluorovodonične kiseline; za mokro jetkanje bakra koristi se otopina jake kiseline kao što su dušična kiselina i sumporna kiselina, dok se za suho jetkanje često koristi plazma ili visokoenergetski ionski snopovi kako bi se oštetila površina materijala i nagrizala.
(6) Degumiranje: Na kraju, fotorezist treba ukloniti sa površine sočiva. Ovaj korak se naziva degumiranje.
Sigurnost je najvažnije pitanje u cjelokupnoj proizvodnji poluvodiča. Glavni opasni i štetni fotolitografski plinovi u procesu litografije čipom su sljedeći:
1. Vodikov peroksid
Vodikov peroksid (H2O2) je jak oksidans. Direktan kontakt može uzrokovati upalu kože i očiju i opekotine.
2. Ksilen
Ksilen je otapalo i razvijač koji se koristi u negativnoj litografiji. Zapaljiv je i ima nisku temperaturu od samo 27,3℃ (otprilike sobna temperatura). Eksplozivan je kada je koncentracija u zraku 1%-7%. Ponovljeni kontakt sa ksilenom može izazvati upalu kože. Para ksilena je slatka, slična mirisu avionske kvačice; izlaganje ksilenu može izazvati upalu očiju, nosa i grla. Udisanje plina može uzrokovati glavobolju, vrtoglavicu, gubitak apetita i umor.
3. Heksametildisilazan (HMDS)
Heksametildisilazan (HMDS) se najčešće koristi kao temeljni sloj za povećanje adhezije fotorezista na površini proizvoda. Zapaljiv je i ima tačku paljenja od 6,7°C. Eksplozivan je kada je koncentracija u zraku 0,8%-16%. HMDS snažno reaguje s vodom, alkoholom i mineralnim kiselinama oslobađajući amonijak.
4. Tetrametilamonijum hidroksid
Tetrametilamonijum hidroksid (TMAH) se široko koristi kao razvijač za pozitivnu litografiju. Toksičan je i korozivan. Može biti smrtonosan ako se proguta ili u direktnom kontaktu sa kožom. Kontakt sa TMAH prašinom ili maglom može izazvati upalu očiju, kože, nosa i grla. Udisanje visokih koncentracija TMAH dovodi do smrti.
5. Hlor i fluor
Klor (Cl2) i fluor (F2) se koriste u eksimer laserima kao izvori dubokog ultraljubičastog i ekstremnog ultraljubičastog (EUV) svjetlosti. Oba plina su toksična, izgledaju svijetlozeleno i imaju jak iritantan miris. Udisanje visokih koncentracija ovog gasa će dovesti do smrti. Plin fluor može reagirati s vodom i proizvesti plinoviti fluorovodonik. Plin vodonik fluorid je jaka kiselina koja iritira kožu, oči i respiratorni trakt i može uzrokovati simptome kao što su opekotine i otežano disanje. Visoke koncentracije fluorida mogu uzrokovati trovanje ljudskog tijela, uzrokujući simptome kao što su glavobolja, povraćanje, dijareja i koma.
6. Argon
Argon (Ar) je inertan plin koji obično ne uzrokuje direktnu štetu ljudskom tijelu. U normalnim okolnostima, vazduh koji ljudi udišu sadrži oko 0,93% argona, a ta koncentracija nema očigledan uticaj na ljudski organizam. Međutim, u nekim slučajevima argon može uzrokovati štetu ljudskom tijelu.
Evo nekoliko mogućih situacija: U skučenom prostoru, koncentracija argona se može povećati, čime se smanjuje koncentracija kisika u zraku i izaziva hipoksija. To može uzrokovati simptome kao što su vrtoglavica, umor i nedostatak daha. Osim toga, argon je inertan plin, ali može eksplodirati pod visokom temperaturom ili visokim pritiskom.
7. Neon
Neon (Ne) je stabilan plin bez boje i mirisa koji ne sudjeluje u neonskom plinu koji nije uključen u ljudski respiratorni proces, pa će udisanje visoke koncentracije neonskog plina uzrokovati hipoksiju. Ako ste duže vrijeme u stanju hipoksije, možete osjetiti simptome kao što su glavobolja, mučnina i povraćanje. Osim toga, neonski plin može reagirati s drugim tvarima pod visokom temperaturom ili visokim pritiskom i uzrokovati požar ili eksploziju.
8. Ksenon gas
Plin ksenon (Xe) je stabilan plin bez boje i mirisa koji ne sudjeluje u procesu disanja ljudi, pa će udisanje velike koncentracije plina ksenona uzrokovati hipoksiju. Ako ste duže vrijeme u stanju hipoksije, možete osjetiti simptome kao što su glavobolja, mučnina i povraćanje. Osim toga, neonski plin može reagirati s drugim tvarima pod visokom temperaturom ili visokim pritiskom i uzrokovati požar ili eksploziju.
9. Krypton gas
Plin kripton (Kr) je stabilan plin bez boje i mirisa koji ne sudjeluje u procesu disanja ljudi, pa će udisanje visoke koncentracije plina kriptona uzrokovati hipoksiju. Ako ste duže vrijeme u stanju hipoksije, možete osjetiti simptome kao što su glavobolja, mučnina i povraćanje. Osim toga, plin ksenon može reagirati s drugim tvarima pod visokom temperaturom ili visokim pritiskom i uzrokovati požar ili eksploziju. Disanje u okruženju s nedostatkom kisika može uzrokovati hipoksiju. Ako ste duže vrijeme u stanju hipoksije, možete osjetiti simptome kao što su glavobolja, mučnina i povraćanje. Osim toga, plin kripton može reagirati s drugim supstancama pod visokom temperaturom ili visokim pritiskom i uzrokovati požar ili eksploziju.
Rješenja za detekciju opasnih plinova za industriju poluvodiča
Industrija poluvodiča uključuje proizvodnju, proizvodnju i proces zapaljivih, eksplozivnih, otrovnih i štetnih plinova. Kao korisnik gasova u pogonima za proizvodnju poluprovodnika, svaki član osoblja treba da razume bezbednosne podatke o raznim opasnim gasovima pre upotrebe i treba da zna kako da se nosi sa procedurama u hitnim slučajevima kada ovi gasovi iscure.
U proizvodnji, proizvodnji i skladištenju poluprovodničke industrije, kako bi se izbjegao gubitak života i imovine uzrokovan curenjem ovih opasnih plinova, potrebno je instalirati instrumente za detekciju plina za detekciju ciljanog plina.
Detektori gasa su postali osnovni instrumenti za praćenje životne sredine u današnjoj industriji poluprovodnika, a takođe su i najdirektniji alati za praćenje.
Riken Keiki je oduvijek obraćao pažnju na siguran razvoj industrije proizvodnje poluvodiča, sa misijom stvaranja sigurnog radnog okruženja za ljude, i posvetio se razvoju plinskih senzora pogodnih za industriju poluvodiča, pružajući razumna rješenja za različite probleme sa kojima se susreću korisnika, te kontinuirano nadogradnju funkcija proizvoda i optimizaciju sistema.
Vrijeme objave: Jul-16-2024