Ang paghimo sa matag semiconductor nga produkto nanginahanglan gatusan nga mga proseso. Gibahin namon ang tibuuk nga proseso sa paghimo sa walo ka mga lakang:ostiyapagproseso-oxidation-photolithography-etching-thin film deposition-epitaxial growth-diffusion-ion implantation.
Aron matabangan ka nga masabtan ug mailhan ang mga semiconductor ug may kalabutan nga mga proseso, among iduso ang mga artikulo sa WeChat sa matag isyu aron ipaila ang matag usa sa mga lakang sa ibabaw sa usa-usa.
Sa miaging artikulo, gihisgotan nga aron mapanalipdan angostiyagikan sa nagkalain-laing mga hugaw, usa ka oxide film ang gihimo--oxidation proseso. Karon atong hisgutan ang "proseso sa photolithography" sa pag-litrato sa semiconductor design circuit sa wafer nga adunay naporma nga oxide film.
Proseso sa Photolithography
1. Unsa ang proseso sa photolithography
Ang photolithography mao ang paghimo sa mga sirkito ug mga lugar nga magamit nga gikinahanglan alang sa paghimo sa chip.
Ang kahayag nga gipagawas sa makina sa photolithography gigamit aron ibutyag ang nipis nga pelikula nga giputos sa photoresist pinaagi sa maskara nga adunay sumbanan. Ang photoresist mag-usab sa mga kabtangan niini human makita ang kahayag, aron ang sumbanan sa maskara makopya ngadto sa nipis nga pelikula, aron ang nipis nga pelikula adunay function sa electronic circuit diagram. Kini ang papel sa photolithography, susama sa pagkuha og mga litrato gamit ang camera. Ang mga litrato nga gikuha sa camera giimprinta sa pelikula, samtang ang photolithography wala mag-ukit sa mga litrato, apan ang mga circuit diagram ug uban pang mga elektronik nga sangkap.
Ang Photolithography usa ka tukma nga teknolohiya sa micro-machining
Ang conventional photolithography usa ka proseso nga naggamit sa ultraviolet nga kahayag nga adunay wavelength nga 2000 ngadto sa 4500 angstroms isip tigdala sa impormasyon sa imahe, ug naggamit sa photoresist isip intermediate (pagrekord sa imahe) nga medium aron makab-ot ang pagbag-o, pagbalhin ug pagproseso sa mga graphic, ug sa katapusan ipadala ang imahe. impormasyon sa chip (kadaghanan sa silicon chip) o dielectric layer.
Mahimong isulti nga ang photolithography mao ang pundasyon sa modernong semiconductor, microelectronics, ug mga industriya sa impormasyon, ug ang photolithography direkta nga nagtino sa lebel sa pagpalambo niini nga mga teknolohiya.
Sa kapin sa 60 ka tuig sukad sa malampuson nga pag-imbento sa integrated circuits niadtong 1959, ang gilapdon sa linya sa mga graphic niini gipakunhod sa mga upat ka order sa magnitude, ug ang circuit integration gipauswag sa labaw sa unom ka order sa magnitude. Ang paspas nga pag-uswag sa kini nga mga teknolohiya labi nga gipahinungod sa pag-uswag sa photolithography.
(Kinahanglan alang sa teknolohiya sa photolithography sa lainlaing mga yugto sa pag-uswag sa paghimo sa integrated circuit)
2. Pangunang mga prinsipyo sa photolithography
Ang mga materyal sa photolithography sa kasagaran nagtumong sa mga photoresist, nailhan usab nga photoresists, nga mao ang labing kritikal nga mga materyales nga magamit sa photolithography. Kini nga matang sa materyal adunay mga kinaiya sa kahayag (lakip ang makita nga kahayag, ultraviolet nga kahayag, electron beam, ug uban pa) reaksyon. Human sa photochemical nga reaksyon, ang solubility niini mausab sa kamahinungdanon.
Lakip niini, ang solubility sa positibo nga photoresist sa developer nagdugang, ug ang nakuha nga sumbanan parehas sa maskara; negatibo nga photoresist mao ang kaatbang, nga mao, ang solubility mikunhod o gani mahimong insoluble human nga naladlad sa developer, ug ang nakuha nga sumbanan mao ang atbang sa maskara. Ang mga natad sa aplikasyon sa duha ka matang sa photoresist managlahi. Ang mga positibo nga photoresist mas kasagarang gigamit, nga nagkantidad sa labaw sa 80% sa kinatibuk-an.
Ang naa sa ibabaw usa ka schematic diagram sa proseso sa photolithography
(1) Pagpapilit:
Kana mao, ang pagporma sa usa ka photoresist nga pelikula nga adunay uniporme nga gibag-on, lig-on nga adhesion ug walay mga depekto sa silicon wafer. Aron mapalambo ang pagkadugtong tali sa photoresist nga pelikula ug sa silicon nga wafer, kasagaran gikinahanglan nga usbon una ang nawong sa silicon nga wafer nga adunay mga substansiya sama sa hexamethyldisilazane (HMDS) ug trimethylsilyldiethylamine (TMSDEA). Dayon, ang photoresist nga pelikula giandam pinaagi sa spin coating.
(2) Pre-baking:
Human sa spin coating, ang photoresist nga pelikula adunay gihapon usa ka piho nga kantidad sa solvent. Human sa pagluto sa mas taas nga temperatura, ang solvent mahimong tangtangon kutob sa mahimo. Human sa pre-baking, ang sulod sa photoresist mikunhod ngadto sa mga 5%.
(3) Exposure:
Sa ato pa, ang photoresist naladlad sa kahayag. Niini nga panahon, usa ka photoreaction ang mahitabo, ug ang pagkalainlain sa solubility tali sa nadan-agan nga bahin ug sa dili nalamdagan nga bahin mahitabo.
(4) Pagpalambo ug pagpatig-a:
Ang produkto gipaunlod sa developer. Niini nga panahon, ang nahayag nga lugar sa positibo nga photoresist ug ang dili nahayag nga lugar sa negatibo nga photoresist matunaw sa pag-uswag. Nagpakita kini og tulo-ka-dimensiyon nga sumbanan. Pagkahuman sa pag-uswag, ang chip nanginahanglan usa ka proseso sa pagtambal sa taas nga temperatura aron mahimong usa ka gahi nga pelikula, nga nag-una nga nagsilbi aron madugangan pa ang pagdakup sa photoresist sa substrate.
(5) Pagkulit:
Ang materyal sa ilawom sa photoresist gikulit. Naglakip kini sa liquid wet etching ug gaseous dry etching. Pananglitan, alang sa basa nga pag-ukit sa silicon, gigamit ang acidic aqueous solution sa hydrofluoric acid; alang sa basa nga pag-ukit sa tumbaga, usa ka lig-on nga solusyon sa asido sama sa nitric acid ug sulfuric acid ang gigamit, samtang ang dry etching sagad naggamit sa plasma o high-energy ion beam aron makadaot sa nawong sa materyal ug mag-etch niini.
(6) Degumming:
Sa katapusan, ang photoresist kinahanglan nga tangtangon gikan sa nawong sa lente. Kini nga lakang gitawag nga degumming.
Ang kaluwasan mao ang pinaka importante nga isyu sa tanang produksiyon sa semiconductor. Ang nag-unang delikado ug makadaot nga mga gas sa photolithography sa proseso sa chip lithography mao ang mosunod:
1. Hydrogen peroxide
Ang hydrogen peroxide (H2O2) usa ka kusgan nga oxidant. Ang direktang kontak mahimong hinungdan sa paghubag sa panit ug mata ug pagkasunog.
2. Xylene
Ang Xylene usa ka solvent ug developer nga gigamit sa negatibo nga lithography. Kini dali nga masunog ug adunay gamay nga temperatura nga 27.3 ℃ (gibana-bana nga temperatura sa kwarto). Mabuto kini kung ang konsentrasyon sa hangin 1%-7%. Ang balik-balik nga pagkontak sa xylene mahimong hinungdan sa paghubag sa panit. Ang alisngaw sa xylene tam-is, susama sa baho sa tack sa eroplano; Ang pagkaladlad sa xylene mahimong hinungdan sa paghubag sa mata, ilong ug tutunlan. Ang inhalation sa gas mahimong hinungdan sa labad sa ulo, pagkalipong, pagkawala sa gana ug kakapoy.
3. Hexamethyldisilazane (HMDS)
Ang Hexamethyldisilazane (HMDS) kasagarang gigamit isip primer layer aron madugangan ang pagdikit sa photoresist sa ibabaw sa produkto. Kini masunog ug adunay flash point nga 6.7°C. Mabuto kini kung ang konsentrasyon sa hangin 0.8%-16%. Kusog ang reaksyon sa HMDS sa tubig, alkohol ug mineral nga mga asido aron buhian ang ammonia.
4. Tetramethylammonium hydroxide
Ang Tetramethylammonium hydroxide (TMAH) kaylap nga gigamit isip developer alang sa positibo nga lithography. Kini makahilo ug makadaot. Kini mahimong makamatay kon matulon o direkta nga kontak sa panit. Ang pagkontak sa TMAH nga abog o gabon mahimong hinungdan sa paghubag sa mga mata, panit, ilong ug tutunlan. Ang inhalation sa taas nga konsentrasyon sa TMAH mosangpot sa kamatayon.
5. Chlorine ug fluorine
Ang chlorine (Cl2) ug fluorine (F2) pareho nga gigamit sa excimer lasers isip deep ultraviolet ug extreme ultraviolet (EUV) light sources. Ang duha ka mga gas makahilo, makita nga gaan nga berde, ug adunay kusog nga makapalagot nga baho. Ang inhalation sa taas nga konsentrasyon niini nga gas mosangpot sa kamatayon. Ang fluorine gas mahimong mo-react sa tubig aron makagama og hydrogen fluoride gas. Ang hydrogen fluoride gas kay kusog nga asido nga makapalagot sa panit, mata ug respiratory tract ug mahimong magpahinabog mga simtomas sama sa paso ug kalisod sa pagginhawa. Ang taas nga konsentrasyon sa fluoride mahimong hinungdan sa pagkahilo sa lawas sa tawo, hinungdan sa mga simtomas sama sa labad sa ulo, pagsuka, kalibanga, ug koma.
6. Argon
Ang Argon (Ar) kay usa ka inert gas nga kasagaran dili makapahinabog direktang kadaot sa lawas sa tawo. Ubos sa normal nga mga kahimtang, ang hangin nga giginhawa sa mga tawo adunay mga 0.93% nga argon, ug kini nga konsentrasyon walay klaro nga epekto sa lawas sa tawo. Bisan pa, sa pipila ka mga kaso, ang argon mahimong hinungdan sa kadaot sa lawas sa tawo.
Ania ang pipila ka posible nga mga sitwasyon: Sa usa ka limitado nga luna, ang konsentrasyon sa argon mahimong motaas, sa ingon makunhuran ang konsentrasyon sa oksiheno sa hangin ug magpahinabog hypoxia. Mahimo kini nga hinungdan sa mga simtomas sama sa pagkalipong, kakapoy, ug kakulang sa gininhawa. Dugang pa, ang argon usa ka inert gas, apan kini mahimong mobuto ubos sa taas nga temperatura o taas nga presyur.
7. Neon
Ang Neon (Ne) usa ka lig-on, walay kolor ug walay baho nga gas nga dili moapil sa Ang neon gas dili apil sa proseso sa respiratoryo sa tawo, mao nga ang pagginhawa sa taas nga konsentrasyon sa neon gas maoy hinungdan sa hypoxia. Kung naa ka sa usa ka kahimtang sa hypoxia sa dugay nga panahon, mahimo nimong masinati ang mga simtomas sama sa labad sa ulo, kasukaon, ug pagsuka. Dugang pa, ang neon gas mahimong mo-reaksyon sa ubang mga butang ubos sa taas nga temperatura o taas nga presyur aron mahimong hinungdan sa sunog o pagbuto.
8. Xenon nga gas
Ang Xenon gas (Xe) usa ka lig-on, walay kolor ug walay baho nga gas nga dili moapil sa proseso sa respiratoryo sa tawo, busa ang pagginhawa sa taas nga konsentrasyon sa xenon gas maoy hinungdan sa hypoxia. Kung naa ka sa usa ka kahimtang sa hypoxia sa dugay nga panahon, mahimo nimong masinati ang mga simtomas sama sa labad sa ulo, kasukaon, ug pagsuka. Dugang pa, ang neon gas mahimong mo-reaksyon sa ubang mga butang ubos sa taas nga temperatura o taas nga presyur aron mahimong hinungdan sa sunog o pagbuto.
9. Krypton gas
Ang Krypton gas (Kr) usa ka lig-on, walay kolor ug walay baho nga gas nga dili moapil sa proseso sa respiratoryo sa tawo, busa ang pagginhawa sa taas nga konsentrasyon sa krypton gas maoy hinungdan sa hypoxia. Kung naa ka sa usa ka kahimtang sa hypoxia sa dugay nga panahon, mahimo nimong masinati ang mga simtomas sama sa labad sa ulo, kasukaon, ug pagsuka. Dugang pa, ang xenon gas mahimong mo-reaksyon sa ubang mga butang ubos sa taas nga temperatura o taas nga presyur aron mahimong hinungdan sa sunog o pagbuto. Ang pagginhawa sa usa ka palibot nga adunay kakulangan sa oxygen mahimong hinungdan sa hypoxia. Kung naa ka sa usa ka kahimtang sa hypoxia sa dugay nga panahon, mahimo nimong masinati ang mga simtomas sama sa labad sa ulo, kasukaon, ug pagsuka. Dugang pa, ang krypton gas mahimong mo-reaksyon sa ubang mga butang ubos sa taas nga temperatura o taas nga presyur aron mahimong hinungdan sa sunog o pagbuto.
Mga delikado nga solusyon sa pagtuki sa gas alang sa industriya sa semiconductor
Ang industriya sa semiconductor naglangkit sa paghimo, paghimo, ug proseso sa masunog, pabuto, makahilo, ug makadaot nga mga gas. Ingon usa ka tiggamit sa mga gas sa semiconductor nga mga tanum nga paghimo, ang matag kawani kinahanglan nga makasabut sa datos sa kaluwasan sa lainlaing mga peligro nga mga gas sa wala pa gamiton, ug kinahanglan mahibal-an kung giunsa ang pag-atubang sa mga pamaagi sa emerhensya kung kini nga mga gas nagtulo.
Sa paghimo, paghimo, ug pagtipig sa industriya sa semiconductor, aron malikayan ang pagkawala sa kinabuhi ug kabtangan tungod sa pagtulo sa kini nga mga peligro nga mga gas, kinahanglan nga mag-install mga instrumento sa pag-detect sa gas aron mahibal-an ang target nga gas.
Ang mga detektor sa gas nahimo’g hinungdanon nga mga instrumento sa pag-monitor sa kalikopan sa industriya karon nga semiconductor, ug mao usab ang labing direkta nga mga himan sa pag-monitor.
Si Riken Keiki kanunay nga nagtagad sa luwas nga pag-uswag sa industriya sa paghimo sa semiconductor, nga adunay misyon sa paghimo sa usa ka luwas nga palibot sa pagtrabaho alang sa mga tawo, ug gipahinungod ang kaugalingon sa pagpalambo sa mga sensor sa gas nga angay alang sa industriya sa semiconductor, nga naghatag makatarunganon nga mga solusyon alang sa lainlaing mga problema nga nasugatan sa tiggamit, ug padayon nga pag-upgrade sa mga function sa produkto ug pag-optimize sa mga sistema.
Oras sa pag-post: Hul-16-2024