Výroba každého polovodičového produktu vyžaduje stovky procesů. Celý výrobní proces rozdělujeme do osmi kroků:oplatkazpracování-oxidace-fotolitografie-leptání-depozice tenkého filmu-epitaxiální růst-difúze-iontová implantace.
Abychom vám pomohli porozumět a rozpoznat polovodiče a související procesy, budeme v každém vydání prosazovat články WeChat, aby představily každý z výše uvedených kroků jeden po druhém.
V předchozím článku bylo zmíněno, že za účelem ochranyoplatkaz různých nečistot byl vyroben oxidový film - oxidační proces. Dnes budeme diskutovat o "fotolitografickém procesu" fotografování obvodu návrhu polovodiče na destičce s vytvořeným oxidovým filmem.
Proces fotolitografie
1. Co je proces fotolitografie
Fotolitografie má vytvořit obvody a funkční oblasti potřebné pro výrobu čipů.
Světlo emitované fotolitografickým strojem se používá k expozici tenkého filmu potaženého fotorezistem přes masku se vzorem. Fotorezist po spatření světla změní své vlastnosti tak, že vzor na masce se zkopíruje na tenký film, takže tenká vrstva má funkci elektronického schématu zapojení. To je úloha fotolitografie, podobná focení fotoaparátem. Fotografie pořízené fotoaparátem se tisknou na film, přičemž fotolitografie negravíruje fotografie, ale schémata zapojení a další elektronické součástky.
Fotolitografie je přesná technologie mikroobrábění
Konvenční fotolitografie je proces, který využívá ultrafialové světlo s vlnovou délkou 2000 až 4500 angstromů jako nosič obrazové informace a využívá fotorezist jako meziprodukt (záznam obrazu) k dosažení transformace, přenosu a zpracování grafiky a nakonec přenáší obraz. informace do čipu (hlavně křemíkový čip) nebo dielektrické vrstvy.
Dá se říci, že fotolitografie je základem moderního polovodičového, mikroelektronického a informačního průmyslu a fotolitografie přímo určuje úroveň rozvoje těchto technologií.
Za více než 60 let od úspěšného vynálezu integrovaných obvodů v roce 1959 se šířka čáry jeho grafiky zmenšila asi o čtyři řády a integrace obvodů se zlepšila o více než šest řádů. Rychlý pokrok těchto technologií je připisován především rozvoji fotolitografie.
(Požadavky na technologii fotolitografie v různých fázích vývoje výroby integrovaných obvodů)
2. Základní principy fotolitografie
Fotolitografické materiály obecně odkazují na fotorezisty, známé také jako fotorezisty, což jsou nejdůležitější funkční materiály ve fotolitografii. Tento typ materiálu má vlastnosti reakce světla (včetně viditelného světla, ultrafialového světla, elektronového paprsku atd.). Po fotochemické reakci se jeho rozpustnost výrazně změní.
Mezi nimi se zvyšuje rozpustnost pozitivního fotorezistu ve vývojce a získaný vzor je stejný jako maska; negativní fotorezist je opakem, to znamená, že rozpustnost klesá nebo se dokonce stává nerozpustným po vystavení vývojce a získaný vzor je opačný než maska. Oblasti použití těchto dvou typů fotorezistů se liší. Častěji se používají pozitivní fotorezisty, které tvoří více než 80 % z celkového počtu.
Výše je schematický diagram procesu fotolitografie
(1) Lepení: to znamená vytvoření fotorezistentního filmu s rovnoměrnou tloušťkou, silnou adhezí a bez defektů na křemíkové destičce. Aby se zvýšila adheze mezi fotorezistním filmem a křemíkovým plátkem, je často nutné nejprve upravit povrch křemíkového plátku látkami, jako je hexamethyldisilazan (HMDS) a trimethylsilyldiethylamin (TMSDEA). Poté se fotorezistový film připraví rotačním potahováním.
(2) Předpečení: Po odstředivém potahování fotorezistový film stále obsahuje určité množství rozpouštědla. Po upečení při vyšší teplotě lze rozpouštědlo odstranit co nejméně. Po předpečení se obsah fotorezistu sníží asi na 5 %.
(3) Expozice: To znamená, že fotorezist je vystaven světlu. V tomto okamžiku dochází k fotoreakci a dochází k rozdílu rozpustnosti mezi osvětlenou a neosvětlenou částí.
(4) Vyvíjení a vytvrzování: Produkt je ponořen do vývojky. V tomto okamžiku se exponovaná oblast pozitivního fotorezistu a neexponovaná oblast negativního fotorezistu při vyvolávání rozpustí. To představuje trojrozměrný vzor. Po vývoji potřebuje čip proces vysokoteplotní úpravy, aby se z něj stal tvrdý film, který slouží hlavně k dalšímu zvýšení přilnavosti fotorezistu k substrátu.
(5) Leptání: Materiál pod fotorezistem je leptán. Zahrnuje tekuté mokré leptání a plynné suché leptání. Například pro mokré leptání křemíku se používá kyselý vodný roztok kyseliny fluorovodíkové; pro mokré leptání mědi se používá roztok silné kyseliny, jako je kyselina dusičná a kyselina sírová, zatímco suché leptání často využívá plazmové nebo vysokoenergetické iontové paprsky k poškození povrchu materiálu a jeho naleptání.
(6) Odgumování: Nakonec je třeba odstranit fotorezist z povrchu čočky. Tento krok se nazývá degumování.
Bezpečnost je nejdůležitější otázkou v celé výrobě polovodičů. Hlavní nebezpečné a škodlivé fotolitografické plyny v procesu čipové litografie jsou následující:
1. Peroxid vodíku
Peroxid vodíku (H2O2) je silné oxidační činidlo. Přímý kontakt může způsobit zánět kůže a očí a popáleniny.
2. Xylen
Xylen je rozpouštědlo a vývojka používaná v negativní litografii. Je hořlavý a má nízkou teplotu pouze 27,3℃ (přibližně pokojová teplota). Je výbušný, když je koncentrace ve vzduchu 1%-7%. Opakovaný kontakt s xylenem může způsobit zánět kůže. Xylenová pára je sladká, podobná vůni přilnavosti letadla; expozice xylenu může způsobit zánět očí, nosu a krku. Vdechování plynu může způsobit bolesti hlavy, závratě, ztrátu chuti k jídlu a únavu.
3. Hexamethyldisilazan (HMDS)
Hexamethyldisilazan (HMDS) se nejčastěji používá jako základní vrstva pro zvýšení adheze fotorezistu na povrchu produktu. Je hořlavý a má bod vzplanutí 6,7°C. Je výbušný, když je koncentrace ve vzduchu 0,8%-16%. HMDS silně reaguje s vodou, alkoholem a minerálními kyselinami za uvolňování amoniaku.
4. Tetramethylamoniumhydroxid
Tetramethylamoniumhydroxid (TMAH) je široce používán jako vývojka pro pozitivní litografii. Je toxický a žíravý. Při požití nebo přímém kontaktu s kůží může být smrtelný. Kontakt s prachem nebo mlhou TMAH může způsobit zánět očí, kůže, nosu a krku. Vdechování vysokých koncentrací TMAH povede ke smrti.
5. Chlor a fluor
Chlor (Cl2) a fluor (F2) se oba používají v excimerových laserech jako zdroje hlubokého ultrafialového a extrémního ultrafialového světla (EUV). Oba plyny jsou toxické, vypadají světle zelené a mají silný dráždivý zápach. Vdechování vysokých koncentrací tohoto plynu vede ke smrti. Plynný fluor může reagovat s vodou za vzniku plynného fluorovodíku. Fluorovodík je silná kyselina, která dráždí kůži, oči a dýchací cesty a může způsobit příznaky, jako jsou popáleniny a dýchací potíže. Vysoké koncentrace fluoridů mohou způsobit otravu lidského těla a způsobit příznaky, jako jsou bolesti hlavy, zvracení, průjem a kóma.
6. Argon
Argon (Ar) je inertní plyn, který obvykle nezpůsobuje přímé poškození lidského těla. Za normálních okolností obsahuje vzduch, který lidé dýchají, asi 0,93 % argonu a tato koncentrace nemá na lidský organismus žádný zjevný vliv. V některých případech však může argon poškodit lidské tělo.
Zde jsou některé možné situace: V uzavřeném prostoru se může zvýšit koncentrace argonu, a tím snížit koncentraci kyslíku ve vzduchu a způsobit hypoxii. To může způsobit příznaky, jako je závratě, únava a dušnost. Argon je navíc inertní plyn, ale může explodovat za vysoké teploty nebo vysokého tlaku.
7. Neon
Neon (Ne) je stabilní, bezbarvý a bez zápachu plyn, který se neúčastní Neonový plyn se nepodílí na lidském dýchacím procesu, takže dýchání ve vysoké koncentraci neonového plynu způsobí hypoxii. Pokud jste ve stavu hypoxie po dlouhou dobu, můžete zaznamenat příznaky, jako je bolest hlavy, nevolnost a zvracení. Kromě toho může neonový plyn reagovat s jinými látkami za vysoké teploty nebo vysokého tlaku a způsobit požár nebo výbuch.
8. Xenonový plyn
Xenonový plyn (Xe) je stabilní, bezbarvý plyn bez zápachu, který se neúčastní lidského dýchacího procesu, takže dýchání ve vysoké koncentraci xenonu způsobí hypoxii. Pokud jste ve stavu hypoxie po dlouhou dobu, můžete zaznamenat příznaky, jako je bolest hlavy, nevolnost a zvracení. Kromě toho může neonový plyn reagovat s jinými látkami za vysoké teploty nebo vysokého tlaku a způsobit požár nebo výbuch.
9. Kryptonový plyn
Kryptonový plyn (Kr) je stabilní, bezbarvý plyn bez zápachu, který se neúčastní lidského dýchacího procesu, takže dýchání ve vysoké koncentraci kryptonového plynu způsobí hypoxii. Pokud jste ve stavu hypoxie po dlouhou dobu, můžete zaznamenat příznaky, jako je bolest hlavy, nevolnost a zvracení. Kromě toho může xenonový plyn reagovat s jinými látkami za vysoké teploty nebo vysokého tlaku a způsobit požár nebo výbuch. Dýchání v prostředí s nedostatkem kyslíku může způsobit hypoxii. Pokud jste ve stavu hypoxie po dlouhou dobu, můžete zaznamenat příznaky, jako je bolest hlavy, nevolnost a zvracení. Kromě toho může kryptonový plyn reagovat s jinými látkami za vysoké teploty nebo vysokého tlaku a způsobit požár nebo výbuch.
Řešení detekce nebezpečných plynů pro polovodičový průmysl
Polovodičový průmysl zahrnuje výrobu, výrobu a proces hořlavých, výbušných, toxických a škodlivých plynů. Jako uživatel plynů v závodech na výrobu polovodičů by měl každý zaměstnanec před použitím porozumět bezpečnostním údajům různých nebezpečných plynů a měl by vědět, jak se vypořádat s nouzovými postupy, když tyto plyny unikají.
Při výrobě, výrobě a skladování v polovodičovém průmyslu, aby se předešlo ztrátám na životech a majetku způsobeným únikem těchto nebezpečných plynů, je nutné instalovat přístroje pro detekci plynu pro detekci cílového plynu.
Detektory plynu se staly základními nástroji pro monitorování životního prostředí v dnešním polovodičovém průmyslu a jsou také nejpřímějšími monitorovacími nástroji.
Riken Keiki vždy věnoval pozornost bezpečnému rozvoji průmyslu výroby polovodičů s posláním vytvářet bezpečné pracovní prostředí pro lidi a věnoval se vývoji plynových senzorů vhodných pro polovodičový průmysl, které poskytují rozumná řešení různých problémů, se kterými se setkávají. uživatelů a neustále upgradovat funkce produktu a optimalizovat systémy.
Čas odeslání: 16. července 2024