Minden félvezető termék gyártása több száz folyamatot igényel. A teljes gyártási folyamatot nyolc lépésre osztjuk:ostyafeldolgozás-oxidáció-fotolitográfia-maratás-vékonyréteg-lerakás-epitaxiális növekedés-diffúzió-ion beültetés.
A félvezetők és a kapcsolódó folyamatok megértésének és felismerésének elősegítése érdekében minden egyes számban közzétesszük a WeChat cikkeit, hogy egyenként bemutassuk a fenti lépéseket.
Az előző cikkben szó esett arról, hogy a védelme érdekében aostyakülönböző szennyeződésekből oxidfilmet készítettek -- oxidációs folyamat. Ma azt a "fotolitográfiás eljárást" fogjuk tárgyalni, amikor a félvezető tervezési áramkört lefényképezzük az ostyán a kialakult oxidfilmmel.
Fotolitográfiai eljárás
1. Mi a fotolitográfiai eljárás?
A fotolitográfia célja a chipgyártáshoz szükséges áramkörök és funkcionális területek elkészítése.
A fotolitográfiai gép által kibocsátott fényt a fotoreziszttel bevont vékony film megvilágítására használják egy mintás maszkon keresztül. A fotoreziszt a fény láttán megváltoztatja tulajdonságait, így a maszk mintája a vékony filmre másolódik, így a vékony film egy elektronikus kapcsolási rajz funkcióját tölti be. Ez a fotolitográfia szerepe, hasonlóan a fényképezőgéppel történő fényképezéshez. A fényképezőgéppel készített fényképeket a filmre nyomtatják, míg a fotolitográfia nem fotókat, hanem kapcsolási rajzokat és egyéb elektronikai alkatrészeket gravíroz.
A fotolitográfia egy precíz mikromegmunkálási technológia
A hagyományos fotolitográfia egy olyan eljárás, amely 2000-4500 angström hullámhosszú ultraibolya fényt használ kép információhordozóként, és közbenső (képrögzítési) közegként fotorezisztet használ a grafika átalakításához, átviteléhez és feldolgozásához, majd végül továbbítja a képet. információkat a chipnek (főleg szilícium chipnek) vagy a dielektromos rétegnek.
Elmondható, hogy a fotolitográfia a modern félvezető-, mikroelektronika- és információipar alapja, és a fotolitográfia közvetlenül meghatározza e technológiák fejlettségi szintjét.
Az integrált áramkörök 1959-es sikeres feltalálása óta eltelt több mint 60 év alatt grafikájának vonalszélessége mintegy négy nagyságrenddel csökkent, az áramkör-integráció pedig több mint hat nagyságrenddel javult. E technológiák gyors fejlődése elsősorban a fotolitográfia fejlődésének tulajdonítható.
(A fotolitográfiai technológia követelményei az integrált áramköri gyártás fejlődésének különböző szakaszaiban)
2. A fotolitográfia alapelvei
A fotolitográfiai anyagok általában fotorezisztekre, más néven fotorezisztekre utalnak, amelyek a fotolitográfiában a legkritikusabb funkcionális anyagok. Az ilyen típusú anyagok a fényreakció (beleértve a látható fényt, az ultraibolya fényt, az elektronsugarat stb.) jellemzőit. A fotokémiai reakciót követően az oldhatósága jelentősen megváltozik.
Ezek közül a pozitív fotoreziszt oldhatósága az előhívóban nő, és a kapott mintázat megegyezik a maszkéval; a negatív fotoreziszt ennek az ellenkezője, vagyis az előhívóval való érintkezés után az oldhatóság csökken, vagy akár oldhatatlanná válik, és a kapott mintázat ellentétes a maszkkal. A kétféle fotoreziszt alkalmazási területe eltérő. A pozitív fotoreziszteket gyakrabban használják, ezek a teljes mennyiség több mint 80%-át teszik ki.
A fenti a fotolitográfiai eljárás sematikus diagramja
(1) Ragasztás:
Vagyis egyenletes vastagságú, erős tapadású és a szilícium ostyán hibamentes fotoreziszt filmet képez. A fotoreziszt film és a szilícium lapka közötti tapadás fokozása érdekében gyakran először módosítani kell a szilícium lapka felületét olyan anyagokkal, mint a hexametil-diszilazán (HMDS) és a trimetil-szilil-dietil-amin (TMSDEA). Ezután a fotoreziszt filmet centrifugálással készítik elő.
(2) Elősütés:
A centrifugálás után a fotoreziszt film még tartalmaz bizonyos mennyiségű oldószert. Magasabb hőmérsékleten történő sütés után az oldószer a lehető legkevesebbet távolítható el. Az elősütés után a fotoreziszt tartalma kb. 5%-ra csökken.
(3) Kitettség:
Vagyis a fotoreziszt fénynek van kitéve. Ekkor fotoreakció lép fel, és a megvilágított rész és a nem megvilágított rész közötti oldhatósági különbség lép fel.
(4) Fejlődés és keményedés:
A terméket az előhívóba merítjük. Ekkor a pozitív fotoreziszt exponált és a negatív fotoreziszt nem exponált területe feloldódik a kifejlődés során. Ez egy háromdimenziós mintát mutat be. A fejlesztés után a chipnek magas hőmérsékletű kezelési eljárásra van szüksége ahhoz, hogy kemény filmmé váljon, ami főként a fotoreziszt hordozóhoz való tapadásának további fokozására szolgál.
(5) Rézkarc:
A fotoreziszt alatti anyag maratott. Ez magában foglalja a folyékony nedves maratást és a gáznemű száraz maratot. Például szilícium nedves maratásához savas vizes hidrogén-fluorid-oldatot használnak; a réz nedves maratásához erős savas oldatot, például salétromsavat és kénsavat használnak, míg a száraz maratáshoz gyakran plazma- vagy nagyenergiájú ionsugarat használnak az anyag felületének károsodására és maratására.
(6) Gumitalanítás:
Végül a fotorezisztet el kell távolítani a lencse felületéről. Ezt a lépést gumírozásnak nevezik.
A biztonság a legfontosabb kérdés minden félvezetőgyártásban. A chiplitográfiai eljárásban a legfontosabb veszélyes és káros fotolitográfiai gázok a következők:
1. Hidrogén-peroxid
A hidrogén-peroxid (H2O2) erős oxidálószer. A közvetlen érintkezés bőr- és szemgyulladást és égési sérülést okozhat.
2. Xilol
A xilol oldószer és előhívó, amelyet negatív litográfiában használnak. Gyúlékony, és alacsony hőmérséklete mindössze 27,3 ℃ (körülbelül szobahőmérséklet). Robbanásveszélyes, ha a levegő koncentrációja 1–7%. A xilollal való ismételt érintkezés bőrgyulladást okozhat. A xilolgőz édes, hasonló a repülőgép tapadószagához; a xilolnak való kitettség szem-, orr- és torokgyulladást okozhat. A gáz belélegzése fejfájást, szédülést, étvágytalanságot és fáradtságot okozhat.
3. Hexametil-diszilazán (HMDS)
A hexametil-diszilazánt (HMDS) leggyakrabban alapozórétegként használják a fotoreziszt adhéziójának növelésére a termék felületén. Gyúlékony, lobbanáspontja 6,7°C. Robbanásveszélyes, ha a levegő koncentrációja 0,8%-16%. A HMDS erősen reagál vízzel, alkohollal és ásványi savakkal, így ammónia szabadul fel.
4. Tetrametilammónium-hidroxid
A tetrametilammónium-hidroxidot (TMAH) széles körben használják pozitív litográfiához. Mérgező és maró hatású. Lenyelve vagy a bőrrel közvetlenül érintkezve halálos lehet. A TMAH porral vagy köddel való érintkezés szem-, bőr-, orr- és torokgyulladást okozhat. A nagy koncentrációjú TMAH belélegzése halálhoz vezet.
5. Klór és fluor
A klórt (Cl2) és a fluort (F2) egyaránt használják az excimer lézerekben mély ultraibolya és extrém ultraibolya (EUV) fényforrásként. Mindkét gáz mérgező, világoszöldnek tűnik, és erős irritáló szagú. Ennek a gáznak a belélegzése nagy koncentrációban halálhoz vezet. A fluorgáz vízzel reagálva hidrogén-fluorid gázt képezhet. A hidrogén-fluorid gáz egy erős sav, amely irritálja a bőrt, a szemet és a légutakat, és olyan tüneteket okozhat, mint például égési sérülések és légzési nehézség. A fluor magas koncentrációja mérgezést okozhat az emberi szervezetben, és olyan tüneteket okozhat, mint a fejfájás, hányás, hasmenés és kóma.
6. Argon
Az argon (Ar) egy inert gáz, amely általában nem okoz közvetlen kárt az emberi szervezetben. Normál körülmények között az emberek belélegzett levegője körülbelül 0,93% argont tartalmaz, és ennek a koncentrációnak nincs nyilvánvaló hatása az emberi szervezetre. Bizonyos esetekben azonban az argon károsíthatja az emberi szervezetet.
Íme néhány lehetséges helyzet: Zárt térben az argon koncentrációja megnőhet, ezáltal csökkenhet a levegő oxigénkoncentrációja és hipoxiát okozhat. Ez olyan tüneteket okozhat, mint a szédülés, a fáradtság és a légszomj. Ezenkívül az argon inert gáz, de magas hőmérsékleten vagy nagy nyomáson felrobbanhat.
7. Neon
A neon (Ne) egy stabil, színtelen és szagtalan gáz, amely nem vesz részt a A neongáz nem vesz részt az emberi légzési folyamatban, így a neongáz nagy koncentrációban történő belélegzése hipoxiát okoz. Ha Ön hosszú ideig hipoxiás állapotban van, olyan tüneteket tapasztalhat, mint a fejfájás, hányinger és hányás. Ezenkívül a neongáz magas hőmérsékleten vagy nagy nyomáson reakcióba léphet más anyagokkal, és tüzet vagy robbanást okozhat.
8. Xenon gáz
A xenon gáz (Xe) egy stabil, színtelen és szagtalan gáz, amely nem vesz részt az emberi légzési folyamatban, ezért a xenon gáz nagy koncentrációban történő belélegzése hipoxiát okoz. Ha Ön hosszú ideig hipoxiás állapotban van, olyan tüneteket tapasztalhat, mint a fejfájás, hányinger és hányás. Ezenkívül a neongáz magas hőmérsékleten vagy nagy nyomáson reakcióba léphet más anyagokkal, és tüzet vagy robbanást okozhat.
9. Kripton gáz
A kriptongáz (Kr) egy stabil, színtelen és szagtalan gáz, amely nem vesz részt az emberi légzési folyamatban, ezért a kriptongáz nagy koncentrációban történő belélegzése hipoxiát okoz. Ha Ön hosszú ideig hipoxiás állapotban van, olyan tüneteket tapasztalhat, mint a fejfájás, hányinger és hányás. Ezenkívül a xenon gáz más anyagokkal reagálhat magas hőmérsékleten vagy nagy nyomáson, és tüzet vagy robbanást okozhat. Az oxigénhiányos környezetben történő légzés hipoxiát okozhat. Ha Ön hosszú ideig hipoxiás állapotban van, olyan tüneteket tapasztalhat, mint a fejfájás, hányinger és hányás. Ezenkívül a kriptongáz más anyagokkal reagálhat magas hőmérsékleten vagy nagy nyomáson, és tüzet vagy robbanást okozhat.
Veszélyes gázérzékelő megoldások a félvezetőipar számára
A félvezetőipar gyúlékony, robbanásveszélyes, mérgező és káros gázok előállítását, gyártását és folyamatát foglalja magában. A félvezetőgyártó üzemekben a gázok felhasználójaként minden alkalmazottnak meg kell értenie a különféle veszélyes gázok biztonsági adatait használat előtt, és tudnia kell, hogyan kell kezelni a vészhelyzeti eljárásokat, ha ezek a gázok szivárognak.
A félvezetőipar gyártása, gyártása, tárolása során az ezen veszélyes gázok kiszivárgása miatti élet- és vagyonveszteségek elkerülése érdekében a célgáz észlelésére szolgáló gázérzékelő műszerek telepítése szükséges.
A gázdetektorok a mai félvezetőipar elengedhetetlen környezeti felügyeleti eszközeivé váltak, és egyben a legközvetlenebb felügyeleti eszközök is.
Riken Keiki mindig is odafigyelt a félvezető-gyártó ipar biztonságos fejlesztésére, melynek küldetése az emberek biztonságos munkakörnyezetének megteremtése volt, és a félvezetőipar számára megfelelő gázérzékelők kifejlesztésére szánta el magát, ésszerű megoldásokat kínálva a különféle problémákra. felhasználók, valamint a termékfunkciók folyamatos frissítése és a rendszerek optimalizálása.
Feladás időpontja: 2024. július 16