Proizvodnja svakog poluvodičkog proizvoda zahtijeva stotine procesa. Cijeli proces proizvodnje dijelimo u osam koraka:napolitankaobrada-oksidacija-fotolitografija-jetkanje-taloženje tankog filma-epitaksijalni rast-difuzija-ionska implantacija.
Kako bismo vam pomogli razumjeti i prepoznati poluvodiče i srodne procese, u svakom ćemo broju objavljivati WeChat članke kako bismo predstavili svaki od gore navedenih koraka jedan po jedan.
U prethodnom članku spomenuto je da u cilju zaštitenapolitankaod raznih nečistoća nastao je oksidni film-postupkom oksidacije. Danas ćemo raspravljati o "procesu fotolitografije" fotografiranja sklopa poluvodiča na ploči s formiranim oksidnim filmom.
Postupak fotolitografije
1. Što je proces fotolitografije
Fotolitografija je za izradu sklopova i funkcionalnih područja potrebnih za proizvodnju čipova.
Svjetlost koju emitira fotolitografski stroj koristi se za izlaganje tankog filma presvučenog fotorezistom kroz masku s uzorkom. Fotorezist će promijeniti svoja svojstva nakon što ugleda svjetlo, tako da se uzorak na maski kopira na tanki film, tako da tanki film ima funkciju dijagrama elektroničkog sklopa. To je uloga fotolitografije, slična snimanju fotografija fotoaparatom. Fotografije snimljene fotoaparatom tiskaju se na film, dok se fotolitografijom ne graviraju fotografije, već dijagrami strujnih krugova i druge elektroničke komponente.
Fotolitografija je precizna tehnologija mikrostrojne obrade
Konvencionalna fotolitografija je proces koji koristi ultraljubičasto svjetlo valne duljine od 2000 do 4500 angstrema kao nositelj slikovne informacije, a koristi fotorezist kao međumedij (snimanje slike) za postizanje transformacije, prijenosa i obrade grafike, te na kraju prenosi sliku informacija na čip (uglavnom silicijski čip) ili dielektrični sloj.
Može se reći da je fotolitografija temelj moderne poluvodičke, mikroelektroničke i informacijske industrije, a fotolitografija izravno određuje stupanj razvoja ovih tehnologija.
U više od 60 godina od uspješnog izuma integriranih sklopova 1959. godine, širina linije njegove grafike smanjena je za oko četiri reda veličine, a integracija sklopa je poboljšana za više od šest reda veličine. Brzi napredak ovih tehnologija uglavnom se pripisuje razvoju fotolitografije.
(Zahtjevi za tehnologiju fotolitografije u različitim fazama razvoja proizvodnje integriranih sklopova)
2. Osnovni principi fotolitografije
Materijali za fotolitografiju općenito se odnose na fotoreziste, poznate i kao fotorezisti, koji su najkritičniji funkcionalni materijali u fotolitografiji. Ova vrsta materijala ima karakteristike reakcije svjetlosti (uključujući vidljivo svjetlo, ultraljubičasto svjetlo, elektronski snop itd.). Nakon fotokemijske reakcije njegova se topljivost značajno mijenja.
Među njima se povećava topljivost pozitivnog fotorezista u razvijaču, a dobiveni uzorak je isti kao maska; negativni fotorezist je suprotan, odnosno topivost se smanjuje ili čak postaje netopiv nakon izlaganja razvijaču, a dobiveni uzorak je suprotan maski. Područja primjene dviju vrsta fotorezista su različita. Češće se koriste pozitivni fotorezisti, koji čine više od 80% ukupnog broja.
Gore je shematski dijagram procesa fotolitografije
(1) Lijepljenje: to jest, formiranje fotorezistentnog filma jednolike debljine, jake adhezije i bez nedostataka na silicijskoj pločici. Kako bi se poboljšala adhezija između fotorezistentnog filma i silicijske pločice, često je potrebno najprije modificirati površinu silicijske pločice sa tvarima kao što su heksametildisilazan (HMDS) i trimetilsilildietilamin (TMSDEA). Zatim se fotootporni film priprema centrifugiranjem.
(2) Prethodno pečenje: Nakon nanošenja centrifugalnog premaza, fotootporni film još uvijek sadrži određenu količinu otapala. Nakon pečenja na višoj temperaturi, otapalo se može ukloniti što je moguće manje. Nakon prethodnog pečenja, sadržaj fotorezista se smanjuje na oko 5%.
(3) Ekspozicija: To jest, fotorezist je izložen svjetlu. U to vrijeme dolazi do fotoreakcije i dolazi do razlike u topljivosti između osvijetljenog i neosvijetljenog dijela.
(4) Razvijanje i stvrdnjavanje: Proizvod se uranja u razvijač. U to vrijeme, izloženo područje pozitivnog fotorezista i neeksponirano područje negativnog fotorezista će se otopiti u razvoju. Ovo predstavlja trodimenzionalni uzorak. Nakon razvijanja, čipu je potreban proces obrade na visokoj temperaturi kako bi postao tvrdi film, koji uglavnom služi za daljnje poboljšanje prianjanja fotootpornog materijala na podlogu.
(5) Jetkanje: Materijal ispod fotorezista je jetkan. To uključuje tekuće mokro jetkanje i plinovito suho jetkanje. Na primjer, za mokro jetkanje silicija koristi se kisela vodena otopina fluorovodične kiseline; za mokro jetkanje bakra koristi se jaka kisela otopina kao što je dušična kiselina i sumporna kiselina, dok suho jetkanje često koristi plazmu ili visokoenergetske ionske zrake za oštećenje površine materijala i njegovo nagrizanje.
(6) Degumiranje: Na kraju, potrebno je ukloniti fotorezist s površine leće. Ovaj korak se naziva degumiranje.
Sigurnost je najvažnije pitanje u cjelokupnoj proizvodnji poluvodiča. Glavni opasni i štetni plinovi za fotolitografiju u procesu litografije čipova su sljedeći:
1. Vodikov peroksid
Vodikov peroksid (H2O2) je jak oksidans. Izravni kontakt može izazvati upalu kože i očiju te opekline.
2. Ksilen
Ksilen je otapalo i razvijač koji se koristi u negativ litografiji. Zapaljiv je i ima nisku temperaturu od samo 27,3 ℃ (približno sobnoj temperaturi). Eksplozivan je kada je koncentracija u zraku 1%-7%. Ponovljeni kontakt s ksilolom može izazvati upalu kože. Pare ksilena su slatke, slične mirisu avionske letve; izloženost ksilenu može izazvati upalu očiju, nosa i grla. Udisanje plina može izazvati glavobolju, vrtoglavicu, gubitak apetita i umor.
3. Heksametildisilazan (HMDS)
Heksametildisilazan (HMDS) se najčešće koristi kao temeljni sloj za povećanje prianjanja fotorezista na površinu proizvoda. Zapaljivo je i ima plamište od 6,7°C. Eksplozivan je kada je koncentracija u zraku 0,8%-16%. HMDS snažno reagira s vodom, alkoholom i mineralnim kiselinama oslobađajući amonijak.
4. Tetrametilamonijev hidroksid
Tetrametilamonijev hidroksid (TMAH) naširoko se koristi kao razvijač za pozitivnu litografiju. Otrovan je i nagriza. Može biti smrtonosno ako se proguta ili u izravnom dodiru s kožom. Kontakt s TMAH prašinom ili maglom može izazvati upalu očiju, kože, nosa i grla. Udisanje visokih koncentracija TMAH dovest će do smrti.
5. Klor i fluor
Klor (Cl2) i fluor (F2) koriste se u excimer laserima kao izvori svjetla dubokog ultraljubičastog i ekstremnog ultraljubičastog (EUV). Oba su plina otrovna, izgledaju svijetlozeleno i imaju jak iritantan miris. Udisanje visokih koncentracija ovog plina dovest će do smrti. Plin fluor može reagirati s vodom i proizvesti plin fluorovodik. Plinoviti hidrogen fluorid jaka je kiselina koja iritira kožu, oči i dišne puteve te može uzrokovati simptome poput opeklina i otežanog disanja. Visoke koncentracije fluorida mogu uzrokovati trovanje ljudskog tijela, uzrokujući simptome poput glavobolje, povraćanja, proljeva i kome.
6. Argon
Argon (Ar) je inertni plin koji obično ne uzrokuje izravnu štetu ljudskom tijelu. Pod normalnim okolnostima, zrak koji ljudi udišu sadrži oko 0,93% argona, a ta koncentracija nema očit učinak na ljudsko tijelo. Međutim, u nekim slučajevima argon može naškoditi ljudskom tijelu.
Evo nekoliko mogućih situacija: U zatvorenom prostoru može se povećati koncentracija argona, smanjujući tako koncentraciju kisika u zraku i uzrokujući hipoksiju. To može uzrokovati simptome poput vrtoglavice, umora i nedostatka zraka. Osim toga, argon je inertan plin, ali može eksplodirati pod visokom temperaturom ili visokim tlakom.
7. Neon
Neon (Ne) je stabilan plin bez boje i mirisa koji ne sudjeluje u ljudskom respiratornom procesu, pa će udisanje visoke koncentracije neonskog plina izazvati hipoksiju. Ako ste dulje vrijeme u stanju hipoksije, možete osjetiti simptome kao što su glavobolja, mučnina i povraćanje. Osim toga, plin neon može reagirati s drugim tvarima pod visokom temperaturom ili visokim tlakom i izazvati požar ili eksploziju.
8. Plin ksenon
Plin ksenon (Xe) je stabilan plin bez boje i mirisa koji ne sudjeluje u ljudskom respiratornom procesu, pa će udisanje visoke koncentracije plina ksenona izazvati hipoksiju. Ako ste dulje vrijeme u stanju hipoksije, možete osjetiti simptome kao što su glavobolja, mučnina i povraćanje. Osim toga, plin neon može reagirati s drugim tvarima pod visokom temperaturom ili visokim tlakom i izazvati požar ili eksploziju.
9. Plin kripton
Plin kripton (Kr) je stabilan plin bez boje i mirisa koji ne sudjeluje u respiratornom procesu čovjeka, pa će udisanje visoke koncentracije plina kriptona izazvati hipoksiju. Ako ste dugo 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 tlakom i izazvati požar ili eksploziju. Disanje u okruženju s nedostatkom kisika može uzrokovati hipoksiju. Ako ste dugo u stanju hipoksije, možete osjetiti simptome kao što su glavobolja, mučnina i povraćanje. Osim toga, plin kripton može reagirati s drugim tvarima pod visokom temperaturom ili visokim tlakom i izazvati požar ili eksploziju.
Rješenja za detekciju opasnih plinova za industriju poluvodiča
Industrija poluvodiča uključuje proizvodnju, proizvodnju i procese zapaljivih, eksplozivnih, otrovnih i štetnih plinova. Kao korisnik plinova u pogonima za proizvodnju poluvodiča, svaki član osoblja trebao bi razumjeti sigurnosne podatke o različitim opasnim plinovima prije uporabe i trebao bi znati kako postupiti u hitnim slučajevima kada ti plinovi iscure.
U proizvodnji, proizvodnji i skladištenju poluvodičke industrije, kako bi se izbjegao gubitak života i imovine uzrokovan istjecanjem ovih opasnih plinova, potrebno je ugraditi instrumente za detekciju plina za detekciju ciljanog plina.
Detektori plina postali su ključni instrumenti za praćenje okoliša u današnjoj industriji poluvodiča, a također su i najizravniji alati za praćenje.
Riken Keiki je oduvijek obraćao pozornost na siguran razvoj industrije proizvodnje poluvodiča, s misijom stvaranja sigurnog radnog okruženja za ljude, te se posvetio razvoju senzora za plin prikladnih za industriju poluvodiča, pružajući razumna rješenja za razne probleme s kojima se susreću korisnicima te kontinuirano nadograđuju funkcije proizvoda i optimiziraju sustave.
Vrijeme objave: 16. srpnja 2024