Framleiðsla á hverri hálfleiðaravöru krefst hundruða ferla. Við skiptum öllu framleiðsluferlinu í átta skref:oblátavinnsla-oxun-ljósþurrkun-æta-þunnfilmuútfelling-epitaxial vöxtur-dreifing-jónaígræðsla.
Til að hjálpa þér að skilja og þekkja hálfleiðara og tengda ferla munum við ýta á WeChat greinar í hverju hefti til að kynna hvert af ofangreindum skrefum eitt af öðru.
Í fyrri grein var minnst á að til að verndaoblátaúr ýmsum óhreinindum var gerð oxíðfilma - oxunarferli. Í dag munum við ræða "ljósmyndaferlið" við að mynda hálfleiðara hönnunarrásina á skífunni með oxíðfilmunni sem myndast.
Ljósmyndaferli
1. Hvað er ljóslitafræðiferli
Ljósmyndafræði er að búa til hringrásir og hagnýt svæði sem þarf til flísframleiðslu.
Ljósið sem ljóslitavélin gefur frá sér er notað til að fletta ofan af þunnu filmunni sem er húðuð með ljósþolnum í gegnum grímu með mynstri. Ljósþolinn mun breyta eiginleikum sínum eftir að hafa séð ljósið, þannig að mynstrið á grímunni er afritað á þunnu filmuna, þannig að þunn filman hefur hlutverk rafrænna hringrásarmynd. Þetta er hlutverk ljóslitafræði, svipað og að taka myndir með myndavél. Myndirnar sem myndavélin tekur eru prentaðar á filmuna á meðan ljóslitagrafían grefur ekki myndir, heldur hringrásarmyndir og aðra rafeindaíhluti.
Ljósmyndafræði er nákvæm örvinnslutækni
Hefðbundin ljóslithography er ferli sem notar útfjólublátt ljós með bylgjulengd 2000 til 4500 angström sem myndupplýsingaberi og notar ljósþol sem millistig (myndupptöku) til að ná fram umbreytingu, flutningi og vinnslu grafík, og sendir að lokum myndina upplýsingar til flísarinnar (aðallega kísilflögunnar) eða rafstýrðar lagsins.
Það má segja að ljóslithography sé grunnurinn að nútíma hálfleiðara, öreindatækni og upplýsingaiðnaði og ljóslithography ákvarðar beint þróunarstig þessarar tækni.
Á þeim meira en 60 árum sem liðin eru frá farsælum uppfinningum á samþættum hringrásum árið 1959 hefur línubreidd grafík þess minnkað um það bil fjórar stærðargráður og samþætting hringrásarinnar hefur verið bætt um meira en sex stærðargráður. Hröð framfarir þessarar tækni má einkum rekja til þróunar ljóslitafræði.
(Kröfur um ljóslitatækni á ýmsum stigum þróunar samþættrar rafrásarframleiðslu)
2. Grunnreglur ljóslitafræði
Ljósmyndaefni vísa almennt til ljósþolnar, einnig þekktar sem ljósþolnar, sem eru mikilvægustu virkniefnin í ljóslithfræði. Þessi tegund af efni hefur einkenni ljóss (þar á meðal sýnilegt ljós, útfjólubláu ljós, rafeindageisla osfrv.) viðbrögð. Eftir ljósefnafræðileg viðbrögð breytist leysni þess verulega.
Meðal þeirra eykst leysni jákvæðrar ljósþols í framkallaranum og mynstrið sem fæst er það sama og gríman; neikvæð ljósþol er hið gagnstæða, það er að segja að leysni minnkar eða jafnvel verður óleysanleg eftir að hafa verið útsett fyrir þróunaraðilanum og mynstrið sem fæst er öfugt við grímuna. Notkunarsvið þessara tveggja tegunda ljósþolna eru mismunandi. Jákvæðir ljósþolnar eru oftar notaðir, sem eru meira en 80% af heildinni.
Ofangreint er skýringarmynd af ljóslitafræðiferlinu
(1) Lím: það er að mynda ljósþolsfilmu með samræmda þykkt, sterkri viðloðun og enga galla á kísilskífunni. Til þess að auka viðloðun milli ljósþolsfilmunnar og kísilskífunnar er oft nauðsynlegt að fyrst breyta yfirborði kísilskífunnar með efnum eins og hexamethyldisilazane (HMDS) og trimethylsilyldiethylamine (TMSDEA). Síðan er ljósþolsfilman útbúin með snúningshúð.
(2) Forbakstur: Eftir snúningshúð inniheldur ljósþolsfilman enn ákveðið magn af leysi. Eftir bakstur við hærra hitastig er hægt að fjarlægja leysiefnið eins lítið og mögulegt er. Eftir forbökun minnkar innihald ljósþolsins niður í um 5%.
(3) Lýsing: Það er, ljósþolið verður fyrir ljósi. Á þessum tíma á sér stað ljósviðbrögð og leysnimunurinn á upplýstu hlutanum og óupplýstu hlutanum á sér stað.
(4) Þróun og hersla: Varan er sökkt í þróunaraðilann. Á þessum tíma mun útsett svæði jákvæðu ljósþolsins og óútsett svæði neikvæðu ljósþolsins leysast upp í þróuninni. Þetta sýnir þrívítt mynstur. Eftir þróun þarf flísinn háhitameðferðarferli til að verða hörð filma, sem aðallega þjónar til að auka enn frekar viðloðun ljósþolsins við undirlagið.
(5) Æsing: Efnið undir photoresist er ætið. Það felur í sér fljótandi blautætingu og loftkennda þurrætingu. Til dæmis, fyrir blautætingu á sílikoni, er súr vatnslausn af flúorsýru notuð; við blautætingu á kopar er notuð sterk sýrulausn eins og saltpéturssýra og brennisteinssýra, en þurræting er oft notuð plasma- eða háorkujónabjálfar til að skemma yfirborð efnisins og æta það.
(6) Degumming: Að lokum þarf að fjarlægja ljósþolið af yfirborði linsunnar. Þetta skref er kallað degumming.
Öryggi er mikilvægasta málið í allri hálfleiðaraframleiðslu. Helstu hættulegu og skaðlegu ljósmyndunarlofttegundirnar í flíslithography ferlinu eru sem hér segir:
1. Vetnisperoxíð
Vetnisperoxíð (H2O2) er sterkt oxunarefni. Bein snerting getur valdið húð- og augnbólgu og brunasárum.
2. Xýlen
Xylene er leysir og þróunarefni sem notað er í neikvæðri steinþrykk. Það er eldfimt og hefur lágt hitastig sem er aðeins 27,3 ℃ (um það bil stofuhita). Það er sprengifimt þegar styrkur loftsins er 1%-7%. Endurtekin snerting við xýlen getur valdið húðbólgu. Xýlengufa er sæt, svipuð lyktinni af flugvélarlykt; útsetning fyrir xýleni getur valdið bólgu í augum, nefi og hálsi. Innöndun gassins getur valdið höfuðverk, svima, lystarleysi og þreytu.
3. Hexametýldisílazan (HMDS)
Hexamethyldisilazane (HMDS) er oftast notað sem grunnlag til að auka viðloðun ljósþols á yfirborði vörunnar. Það er eldfimt og hefur blossamark 6,7°C. Það er sprengifimt þegar styrkur í loftinu er 0,8%-16%. HMDS hvarfast kröftuglega við vatn, alkóhól og steinefnasýrur til að losa ammoníak.
4. Tetrametýlammoníumhýdroxíð
Tetrametýlammoníumhýdroxíð (TMAH) er mikið notað sem þróunarefni fyrir jákvæða steinþrykk. Það er eitrað og ætandi. Það getur verið banvænt ef það er gleypt eða í beinni snertingu við húð. Snerting við TMAH ryk eða úða getur valdið bólgu í augum, húð, nefi og hálsi. Innöndun á háum styrk TMAH mun leiða til dauða.
5. Klór og flúor
Klór (Cl2) og flúor (F2) eru báðir notaðir í excimer leysigeisla sem djúpa útfjólubláa og mjög útfjólubláa (EUV) ljósgjafa. Báðar lofttegundirnar eru eitraðar, virðast ljósgrænar og hafa sterka ertandi lykt. Innöndun á háum styrk þessa gass mun leiða til dauða. Flúorgas getur hvarfast við vatn til að framleiða vetnisflúoríðgas. Vetnisflúoríðgas er sterk sýra sem ertir húð, augu og öndunarfæri og getur valdið einkennum eins og brunasárum og öndunarerfiðleikum. Hár styrkur flúoríðs getur valdið eitrun í mannslíkamanum og valdið einkennum eins og höfuðverk, uppköstum, niðurgangi og dái.
6. Argon
Argon (Ar) er óvirkt lofttegund sem venjulega veldur ekki beinum skaða á mannslíkamanum. Undir venjulegum kringumstæðum inniheldur loftið sem fólk andar að sér um 0,93% argon og þessi styrkur hefur engin augljós áhrif á mannslíkamann. Hins vegar, í sumum tilfellum, getur argon valdið skaða á mannslíkamanum.
Hér eru nokkrar mögulegar aðstæður: Í lokuðu rými getur styrkur argon aukist og þar með dregið úr súrefnisstyrk í loftinu og valdið súrefnisskorti. Þetta getur valdið einkennum eins og sundli, þreytu og mæði. Að auki er argon óvirkt gas, en það getur sprungið við háan hita eða háan þrýsting.
7. Neon
Neon (Ne) er stöðugt, litlaus og lyktarlaust gas sem tekur ekki þátt í Neongasið tekur ekki þátt í öndunarferli mannsins, þannig að innöndun í háum styrk neongass veldur súrefnisskorti. Ef þú ert með súrefnisskort í langan tíma gætir þú fundið fyrir einkennum eins og höfuðverk, ógleði og uppköstum. Að auki getur neongas hvarfast við önnur efni við háan hita eða háan þrýsting og valdið eldi eða sprengingu.
8. Xenon gas
Xenongas (Xe) er stöðugt, litlaus og lyktarlaust gas sem tekur ekki þátt í öndunarferli mannsins, þannig að innöndun í háum styrk xenongass veldur súrefnisskorti. Ef þú ert með súrefnisskort í langan tíma gætir þú fundið fyrir einkennum eins og höfuðverk, ógleði og uppköstum. Að auki getur neongas hvarfast við önnur efni við háan hita eða háan þrýsting og valdið eldi eða sprengingu.
9. Krypton gas
Krypton gas (Kr) er stöðugt, litlaus og lyktarlaust gas sem tekur ekki þátt í öndunarferli mannsins, þannig að innöndun í háum styrk krypton gass veldur súrefnisskorti. Ef þú ert með súrefnisskort í langan tíma gætir þú fundið fyrir einkennum eins og höfuðverk, ógleði og uppköstum. Að auki getur xenongas hvarfast við önnur efni við háan hita eða háan þrýsting og valdið eldi eða sprengingu. Öndun í umhverfi með súrefnisskorti getur valdið súrefnisskorti. Ef þú ert með súrefnisskort í langan tíma gætir þú fundið fyrir einkennum eins og höfuðverk, ógleði og uppköstum. Að auki getur kryptongas hvarfast við önnur efni við háan hita eða háan þrýsting og valdið eldi eða sprengingu.
Uppgötvunarlausnir fyrir hættulegt gas fyrir hálfleiðaraiðnaðinn
Hálfleiðaraiðnaðurinn felur í sér framleiðslu, framleiðslu og vinnslu á eldfimum, sprengifimum, eitruðum og skaðlegum lofttegundum. Sem notandi lofttegunda í hálfleiðaraverksmiðjum ætti sérhver starfsmaður að skilja öryggisgögn ýmissa hættulegra lofttegunda fyrir notkun og ætti að vita hvernig á að bregðast við neyðaraðgerðum þegar þessar lofttegundir leka.
Við framleiðslu, framleiðslu og geymslu í hálfleiðaraiðnaðinum, til að forðast tap á lífi og eignum af völdum leka þessara hættulegu lofttegunda, er nauðsynlegt að setja upp gasgreiningartæki til að greina markgasið.
Gasskynjarar eru orðnir nauðsynlegir umhverfisvöktunartæki í hálfleiðaraiðnaði nútímans og eru einnig beinustu vöktunartækin.
Riken Keiki hefur alltaf lagt áherslu á örugga þróun hálfleiðaraframleiðsluiðnaðarins, með það að markmiði að skapa öruggt vinnuumhverfi fyrir fólk, og hefur helgað sig því að þróa gasskynjara sem henta fyrir hálfleiðaraiðnaðinn og veita sanngjarnar lausnir á ýmsum vandamálum sem upp koma notendum og stöðugt að uppfæra vöruaðgerðir og fínstilla kerfi.
Birtingartími: 16. júlí 2024