Iga pooljuhttoote tootmine nõuab sadu protsesse. Jagame kogu tootmisprotsessi kaheksaks etapiks:vahveltöötlemine-oksüdatsioon-fotolitograafia-söövitus-õhukese kile sadestamine-epitaksiaalne kasv-difusioon-ioonide implanteerimine.
Pooljuhtide ja nendega seotud protsesside mõistmiseks ja äratundmiseks esitame igas numbris WeChati artiklid, et tutvustada ükshaaval kõiki ülaltoodud samme.
Eelmises artiklis mainiti, et selleks, et kaitstavahvelerinevatest lisanditest valmistati oksiidkile - oksüdatsiooniprotsess. Täna arutleme "fotolitograafia protsessi" üle, mille käigus pildistatakse pooljuhtide konstruktsiooniahelat vahvlil koos moodustunud oksiidkilega.
Fotolitograafia protsess
1. Mis on fotolitograafia protsess
Fotolitograafia on kiibi tootmiseks vajalike ahelate ja funktsionaalsete alade valmistamine.
Fotolitograafiamasina kiirgavat valgust kasutatakse fotoresistiga kaetud õhukese kile eksponeerimiseks läbi mustriga maski. Fotoresist muudab oma omadusi pärast valguse nägemist, nii et maskil olev muster kopeeritakse õhukesele kilele, nii et õhukesel kilel on elektroonilise vooluringi skeemi funktsioon. See on fotolitograafia roll, mis sarnaneb kaameraga pildistamisega. Kaameraga tehtud fotod prinditakse filmile, fotolitograafias aga ei graveerita fotosid, vaid lülitusskeeme ja muid elektroonikakomponente.
Fotolitograafia on täpne mikrotöötlustehnoloogia
Tavaline fotolitograafia on protsess, mis kasutab kujutise infokandjana ultraviolettvalgust lainepikkusega 2000–4500 angströmi ja kasutab vahekandjana (pildisalvestuse) fotoresisti, et saavutada graafika teisendus, ülekandmine ja töötlemine ning lõpuks edastatakse kujutis. teave kiibile (peamiselt ränikiibile) või dielektrilisele kihile.
Võib öelda, et fotolitograafia on kaasaegse pooljuht-, mikroelektroonika- ja infotööstuse vundament ning fotolitograafia määrab otseselt nende tehnoloogiate arengutaseme.
Rohkem kui 60 aasta jooksul pärast integraallülituste edukat leiutamist 1959. aastal on selle graafika joonelaiust vähendatud umbes nelja suurusjärgu võrra ja vooluahela integreerimist on paranenud rohkem kui kuue suurusjärgu võrra. Nende tehnoloogiate kiire areng on peamiselt tingitud fotolitograafia arengust.
(Nõuded fotolitograafiatehnoloogiale integraallülituste tootmise erinevatel arenguetappidel)
2. Fotolitograafia põhiprintsiibid
Fotolitograafiamaterjalid viitavad üldiselt fotoresistidele, tuntud ka kui fotoresistid, mis on fotolitograafias kõige olulisemad funktsionaalsed materjalid. Seda tüüpi materjalil on valgusreaktsiooni omadused (sh nähtav valgus, ultraviolettvalgus, elektronkiir jne). Pärast fotokeemilist reaktsiooni muutub selle lahustuvus oluliselt.
Nende hulgas suureneb positiivse fotoresisti lahustuvus ilmutis ja saadud muster on sama, mis mask; negatiivne fotoresist on vastupidine, see tähendab, et pärast ilmutiga kokkupuudet lahustuvus väheneb või muutub isegi lahustumatuks ja saadud muster on maskile vastupidine. Kahe tüüpi fotoresistide kasutusvaldkonnad on erinevad. Positiivseid fotoresiste kasutatakse sagedamini, moodustades üle 80% koguarvust.
Ülaltoodud on fotolitograafia protsessi skemaatiline diagramm
(1) Liimimine: see tähendab ühtlase paksusega, tugeva nakke ja defektideta fotoresistkile moodustamine räniplaadil. Fotoresistkile ja ränivahvli vahelise adhesiooni suurendamiseks on sageli vaja kõigepealt räniplaadi pinda muuta selliste ainetega nagu heksametüüldisilasaan (HMDS) ja trimetüülsilüüldietüülamiin (TMSDEA). Seejärel valmistatakse fotoresistkile ette tsentrifuugimise teel.
(2) Eelküpsetamine: pärast tsentrifuugimist katmist sisaldab fotoresist kile teatud koguses lahustit. Pärast kõrgemal temperatuuril küpsetamist saab lahustit võimalikult vähe eemaldada. Pärast eelküpsetamist vähendatakse fotoresisti sisaldust umbes 5% -ni.
(3) Säritus: see tähendab, et fotoresist puutub kokku valgusega. Sel ajal toimub fotoreaktsioon ja valgustatud osa ja valgustamata osa lahustuvuse erinevus.
(4) Väljatöötamine ja kõvenemine: toode on sukeldatud ilmutisse. Sel ajal lahustuvad positiivse fotoresisti säritatud ala ja negatiivse fotoresisti säritamata ala arengus. See kujutab endast kolmemõõtmelist mustrit. Pärast väljatöötamist vajab kiip kõrgtemperatuurset töötlemisprotsessi, et saada kõvaks kileks, mis peamiselt parandab fotoresisti nakkumist aluspinnaga.
(5) Söövitamine: fotoresisti all olev materjal on söövitatud. See hõlmab vedelat märgsöövitust ja gaasilist kuivsöövitamist. Näiteks räni märgsöövitamiseks kasutatakse vesinikfluoriidhappe happelist vesilahust; vase märgsöövitamiseks kasutatakse tugevat happelahust, näiteks lämmastikhapet ja väävelhapet, kuivsöövitamisel kasutatakse materjali pinna kahjustamiseks ja söövitamiseks sageli plasma või suure energiaga ioonkiire.
(6) Kummi eemaldamine: Lõpuks tuleb fotoresist objektiivi pinnalt eemaldada. Seda etappi nimetatakse degummi eemaldamiseks.
Ohutus on kogu pooljuhtide tootmise kõige olulisem küsimus. Peamised ohtlikud ja kahjulikud fotolitograafiagaasid kiiplitograafia protsessis on järgmised:
1. Vesinikperoksiid
Vesinikperoksiid (H2O2) on tugev oksüdeerija. Otsene kokkupuude võib põhjustada naha- ja silmapõletikku ja põletusi.
2. Ksüleen
Ksüleen on lahusti ja ilmuti, mida kasutatakse negatiivses litograafias. See on tuleohtlik ja selle madal temperatuur on ainult 27,3 ℃ (ligikaudu toatemperatuur). See on plahvatusohtlik, kui kontsentratsioon õhus on 1–7%. Korduv kokkupuude ksüleeniga võib põhjustada nahapõletikku. Ksüleeniaur on magus, sarnane lennuki kleepuva lõhnaga; kokkupuude ksüleeniga võib põhjustada silma-, nina- ja kurgupõletikku. Gaasi sissehingamine võib põhjustada peavalu, peapööritust, isutust ja väsimust.
3. Heksametüüldisilasaan (HMDS)
Heksametüüldisilasaani (HMDS) kasutatakse kõige sagedamini kruntkihina, et suurendada fotoresisti adhesiooni toote pinnal. See on tuleohtlik ja selle leekpunkt on 6,7 °C. See on plahvatusohtlik, kui kontsentratsioon õhus on 0,8%-16%. HMDS reageerib tugevalt vee, alkoholi ja mineraalhapetega, vabastades ammoniaagi.
4. Tetrametüülammooniumhüdroksiid
Tetrametüülammooniumhüdroksiidi (TMAH) kasutatakse laialdaselt positiivse litograafia arendajana. See on mürgine ja söövitav. Allaneelamisel või otsesel kokkupuutel nahaga võib see lõppeda surmaga. Kokkupuude TMAH tolmu või uduga võib põhjustada silmade, naha, nina ja kurgu põletikku. TMAH suurte kontsentratsioonide sissehingamine põhjustab surma.
5. Kloor ja fluor
Kloori (Cl2) ja fluori (F2) kasutatakse mõlemat eksimerlaserites sügava ultraviolettkiirguse ja äärmusliku ultraviolettkiirguse (EUV) valgusallikatena. Mõlemad gaasid on mürgised, näivad helerohelised ja neil on tugev ärritav lõhn. Selle gaasi suurte kontsentratsioonide sissehingamine põhjustab surma. Fluorgaas võib reageerida veega, moodustades gaasilise vesinikfluoriidi. Gaasvesinikfluoriid on tugev hape, mis ärritab nahka, silmi ja hingamisteid ning võib põhjustada selliseid sümptomeid nagu põletused ja hingamisraskused. Fluoriidi kõrge kontsentratsioon võib põhjustada inimkeha mürgistust, põhjustades selliseid sümptomeid nagu peavalu, oksendamine, kõhulahtisus ja kooma.
6. Argoon
Argoon (Ar) on inertgaas, mis tavaliselt inimorganismile otsest kahju ei põhjusta. Tavaolukorras sisaldab õhk, mida inimesed hingavad, umbes 0,93% argooni ja sellel kontsentratsioonil ei ole inimkehale ilmset mõju. Kuid mõnel juhul võib argoon inimkeha kahjustada.
Siin on mõned võimalikud olukorrad: Suletud ruumis võib argooni kontsentratsioon suureneda, vähendades seeläbi hapniku kontsentratsiooni õhus ja põhjustades hüpoksiat. See võib põhjustada selliseid sümptomeid nagu pearinglus, väsimus ja õhupuudus. Lisaks on argoon inertgaas, kuid see võib plahvatada kõrgel temperatuuril või kõrge rõhu all.
7. Neoon
Neoon (Ne) on stabiilne, värvitu ja lõhnatu gaas, mis ei osale. Neoongaas ei osale inimese hingamisprotsessis, mistõttu neoongaasi suure kontsentratsiooniga sissehingamine põhjustab hüpoksiat. Kui olete pikka aega hüpoksia seisundis, võivad teil tekkida sellised sümptomid nagu peavalu, iiveldus ja oksendamine. Lisaks võib neoongaas reageerida teiste ainetega kõrgel temperatuuril või kõrgel rõhul, põhjustades tulekahju või plahvatuse.
8. Ksenoongaas
Ksenoongaas (Xe) on stabiilne, värvitu ja lõhnatu gaas, mis ei osale inimese hingamisprotsessis, mistõttu ksenoongaasi suure kontsentratsiooniga sissehingamine põhjustab hüpoksiat. Kui olete pikka aega hüpoksia seisundis, võivad teil tekkida sellised sümptomid nagu peavalu, iiveldus ja oksendamine. Lisaks võib neoongaas reageerida teiste ainetega kõrgel temperatuuril või kõrgel rõhul, põhjustades tulekahju või plahvatuse.
9. Krüptoongaas
Krüptoongaas (Kr) on stabiilne, värvitu ja lõhnatu gaas, mis ei osale inimese hingamisprotsessis, mistõttu kõrge kontsentratsiooniga krüptoongaasi sissehingamine põhjustab hüpoksiat. Kui olete pikka aega hüpoksia seisundis, võivad teil tekkida sellised sümptomid nagu peavalu, iiveldus ja oksendamine. Lisaks võib ksenoongaas reageerida teiste ainetega kõrgel temperatuuril või kõrgel rõhul, põhjustades tulekahju või plahvatuse. Hapnikupuudusega keskkonnas hingamine võib põhjustada hüpoksiat. Kui olete pikka aega hüpoksia seisundis, võivad teil tekkida sellised sümptomid nagu peavalu, iiveldus ja oksendamine. Lisaks võib krüptoongaas reageerida teiste ainetega kõrgel temperatuuril või kõrgel rõhul, põhjustades tulekahju või plahvatuse.
Ohtlike gaaside tuvastamise lahendused pooljuhtide tööstusele
Pooljuhtide tööstus hõlmab tuleohtlike, plahvatusohtlike, toksiliste ja kahjulike gaaside tootmist, tootmist ja protsessi. Gaaside kasutajana pooljuhtide tootmisettevõtetes peaks iga töötaja enne kasutamist mõistma erinevate ohtlike gaaside ohutusandmeid ja teadma, kuidas käituda nende gaaside lekke korral hädaolukorras.
Pooljuhtide tootmisel, tootmisel ja ladustamisel tuleb nende ohtlike gaaside lekkimisest põhjustatud inimelude ja vara kaotuste vältimiseks paigaldada sihtgaasi tuvastamiseks gaasituvastusseadmed.
Gaasidetektorid on muutunud tänapäeva pooljuhtide tööstuses olulisteks keskkonnaseirevahenditeks ja on ka kõige otsesemad seirevahendid.
Riken Keiki on alati pööranud tähelepanu pooljuhtide tootmise tööstuse turvalisele arengule, mille missiooniks on luua inimestele ohutu töökeskkond, ning on pühendunud pooljuhttööstusele sobivate gaasiandurite väljatöötamisele, pakkudes mõistlikke lahendusi erinevatele ettevõtetele ette tulnud probleemidele. kasutajad ning toote funktsioonide pidev täiendamine ja süsteemide optimeerimine.
Postitusaeg: 16. juuli 2024