Производството на секој полупроводнички производ бара стотици процеси. Целиот процес на производство го делиме во осум чекори:нафораобработка-оксидација-фотолитографија-офорт-таложење на тенок филм-епитаксијален раст-дифузија-јонска имплантација.
За да ви помогнеме да ги разберете и препознаете полупроводниците и сродните процеси, ќе ги туркаме написите на WeChat во секое издание за да го воведеме секој од горенаведените чекори еден по еден.
Во претходната статија беше споменато дека со цел да се заштитинафораод различни нечистотии, беше направен оксиден филм - процес на оксидација. Денес ќе разговараме за „процесот на фотолитографија“ на фотографирање на колото за дизајн на полупроводници на нафората со формираниот филм од оксид.
Процес на фотолитографија
1. Што е процес на фотолитографија
Фотолитографијата е да ги направи кола и функционалните области потребни за производство на чипови.
Светлината што ја емитува машината за фотолитографија се користи за изложување на тенкиот филм обложен со фоторезист преку маска со шара. Фоторезистот ќе ги промени своите својства откако ќе ја види светлината, така што шаблонот на маската ќе се преслика на тенок филм, така што тенкиот филм има функција на дијаграм на електронско коло. Ова е улогата на фотолитографијата, слична на фотографирањето со камера. Фотографиите направени од камерата се испечатени на филмот, додека фотолитографијата не гравира фотографии, туку дијаграми на кола и други електронски компоненти.
Фотолитографијата е прецизна микро-машинска технологија
Конвенционалната фотолитографија е процес кој користи ултравиолетова светлина со бранова должина од 2000 до 4500 ангстроми како носител на информации за сликата, и користи фоторезист како среден медиум (снимање слика) за да се постигне трансформација, пренос и обработка на графика, и на крајот ја пренесува сликата информации за чипот (главно силиконски чип) или диелектричниот слој.
Може да се каже дека фотолитографијата е основата на модерната полупроводничка, микроелектроника и информатичка индустрија, а фотолитографијата директно го одредува нивото на развој на овие технологии.
Во повеќе од 60 години од успешниот пронајдок на интегрираните кола во 1959 година, ширината на линијата на нејзината графика е намалена за околу четири реда на величина, а интеграцијата на колото е подобрена за повеќе од шест степени на величина. Брзиот напредок на овие технологии главно се припишува на развојот на фотолитографијата.
(Барања за технологија на фотолитографија во различни фази на развој на производството на интегрирани кола)
2. Основни принципи на фотолитографија
Материјалите за фотолитографија генерално се однесуваат на фоторезисти, познати и како фоторезисти, кои се најкритичните функционални материјали во фотолитографијата. Овој тип на материјал има карактеристики на реакција на светлина (вклучувајќи видлива светлина, ултравиолетова светлина, електронски зрак итн.). По фотохемиската реакција, неговата растворливост значително се менува.
Меѓу нив, растворливоста на позитивниот фоторезист кај развивачот се зголемува, а добиената шема е иста како и маската; негативниот фоторезист е спротивен, односно растворливоста се намалува, па дури и станува нерастворлива откако ќе биде изложена на развивачот, а добиената шема е спротивна на маската. Полињата за примена на двата типа фоторезисти се различни. Позитивните фоторезисти почесто се користат, кои сочинуваат повеќе од 80% од вкупниот број.
Горенаведеното е шематски дијаграм на процесот на фотолитографија
(1) Лепење: односно формирање фоторезист филм со униформа дебелина, силна адхезија и без дефекти на силиконската обланда. Со цел да се подобри адхезијата помеѓу фотоотпорниот филм и силициумската обланда, често е неопходно прво да се измени површината на силиконската обланда со супстанции како што се хексаметилдисилазан (HMDS) и триметилсилилдиетиламин (TMSDEA). Потоа, фотоотпорниот филм се подготвува со обложување со центрифугирање.
(2) Пред-печење: По премачкувањето со центрифугирање, фотоотпорниот филм сè уште содржи одредена количина на растворувач. По печењето на повисока температура, растворувачот може да се отстрани што е можно помалку. По претходно печење, содржината на фоторезистот се намалува на околу 5%.
(3) Изложеност: Тоа е, фоторезистот е изложен на светлина. Во тоа време, се случува фотореакција и се јавува разликата во растворливоста помеѓу осветлениот дел и неосветлениот дел.
(4) Развој и стврднување: Производот е потопен во развивачот. Во тоа време, изложената област на позитивниот фоторезист и неизложената област на негативниот фоторезист ќе се растворат во развојот. Ова претставува тридимензионална шема. По развојот, на чипот му треба процес на обработка на висока температура за да стане тврд филм, кој главно служи за дополнително подобрување на адхезијата на фоторезистот на подлогата.
(5) Офорт: Материјалот под фоторезистот е гравиран. Вклучува течно влажно офортување и гасно суво офортување. На пример, за влажно офорт на силициум, се користи кисел воден раствор на флуороводородна киселина; за влажно офортување на бакар, се користи силен киселински раствор како што се азотна киселина и сулфурна киселина, додека сувото офорт често користи плазма или високоенергетски јонски зраци за да ја оштети површината на материјалот и да го гравира.
(6) Дегумирање: Конечно, фоторезистот треба да се отстрани од површината на леќата. Овој чекор се нарекува дегумирање.
Безбедноста е најважното прашање во целото производство на полупроводници. Главните опасни и штетни гасови за фотолитографија во процесот на чип-литографија се како што следува:
1. Водород пероксид
Водород пероксид (H2O2) е силен оксиданс. Директниот контакт може да предизвика воспаление и изгореници на кожата и очите.
2. Ксилен
Ксилен е растворувач и развивач кој се користи во негативната литографија. Запалив е и има ниска температура од само 27,3℃ (приближно собна температура). Експлозивен е кога концентрацијата во воздухот е 1%-7%. Повторениот контакт со ксилен може да предизвика воспаление на кожата. Ксиленската пареа е слатка, слична на мирисот на авионски лепак; изложеноста на ксилен може да предизвика воспаление на очите, носот и грлото. Вдишувањето на гасот може да предизвика главоболки, вртоглавица, губење на апетит и замор.
3. Хексаметилдисилазан (HMDS)
Хексаметилдисилазан (HMDS) најчесто се користи како прајмер слој за да се зголеми адхезијата на фоторезистот на површината на производот. Запалив е и има точка на палење од 6,7°C. Експлозивен е кога концентрацијата во воздухот е 0,8%-16%. HMDS силно реагира со вода, алкохол и минерални киселини за ослободување на амонијак.
4. Тетраметиламониум хидроксид
Тетраметиламониум хидроксид (TMAH) е широко користен како развивач за позитивна литографија. Тој е токсичен и корозивен. Може да биде фатално ако се проголта или е во директен контакт со кожата. Контакт со TMAH прашина или магла може да предизвика воспаление на очите, кожата, носот и грлото. Вдишување на високи концентрации на TMAH ќе доведе до смрт.
5. Хлор и флуор
Хлорот (Cl2) и флуорот (F2) се користат во ексцимерните ласери како длабоки ултравиолетови и екстремни ултравиолетови (EUV) извори на светлина. Двата гасови се токсични, изгледаат светло зелени и имаат силен иритирачки мирис. Вдишување на високи концентрации на овој гас ќе доведе до смрт. Флуор гасот може да реагира со вода за да произведе водород флуорид гас. Гасот водород флуорид е силна киселина која ја иритира кожата, очите и респираторниот тракт и може да предизвика симптоми како што се изгореници и отежнато дишење. Високите концентрации на флуор може да предизвикаат труење на човечкото тело, предизвикувајќи симптоми како што се главоболки, повраќање, дијареа и кома.
6. Аргон
Аргон (Ar) е инертен гас кој обично не предизвикува директна штета на човечкото тело. Во нормални околности, воздухот што луѓето го дишат содржи околу 0,93% аргон, а оваа концентрација нема очигледен ефект врз човечкото тело. Меѓутоа, во некои случаи, аргонот може да му наштети на човечкото тело.
Еве неколку можни ситуации: во затворен простор, концентрацијата на аргон може да се зголеми, а со тоа да се намали концентрацијата на кислород во воздухот и да се предизвика хипоксија. Ова може да предизвика симптоми како што се вртоглавица, замор и отежнато дишење. Покрај тоа, аргонот е инертен гас, но може да експлодира при висока температура или висок притисок.
7. Неонски
Неон (Ne) е стабилен, безбоен и без мирис гас кој не учествува во Неонскиот гас не е вклучен во човечкиот респираторен процес, така што дишењето во висока концентрација на неонски гас ќе предизвика хипоксија. Ако сте во состојба на хипоксија подолго време, може да почувствувате симптоми како што се главоболка, гадење и повраќање. Покрај тоа, неонскиот гас може да реагира со други супстанции под висока температура или висок притисок за да предизвика пожар или експлозија.
8. Ксенон гас
Ксенон гасот (Xe) е стабилен, безбоен и без мирис гас кој не учествува во човечкиот респираторен процес, така што дишењето во висока концентрација на ксенон гас ќе предизвика хипоксија. Ако сте во состојба на хипоксија подолго време, може да почувствувате симптоми како што се главоболка, гадење и повраќање. Покрај тоа, неонскиот гас може да реагира со други супстанции под висока температура или висок притисок за да предизвика пожар или експлозија.
9. Криптон гас
Криптон гасот (Kr) е стабилен, безбоен и без мирис гас кој не учествува во човечкиот респираторен процес, така што дишењето во висока концентрација на гас криптон ќе предизвика хипоксија. Ако сте во состојба на хипоксија подолго време, може да почувствувате симптоми како што се главоболка, гадење и повраќање. Покрај тоа, ксенонскиот гас може да реагира со други супстанции под висока температура или висок притисок за да предизвика пожар или експлозија. Дишењето во средина со недостаток на кислород може да предизвика хипоксија. Ако сте во состојба на хипоксија подолго време, може да почувствувате симптоми како што се главоболка, гадење и повраќање. Покрај тоа, гасот криптон може да реагира со други супстанции под висока температура или висок притисок за да предизвика пожар или експлозија.
Решенија за откривање на опасен гас за полупроводничка индустрија
Индустријата за полупроводници вклучува производство, производство и процес на запаливи, експлозивни, токсични и штетни гасови. Како корисник на гасови во фабриките за производство на полупроводници, секој член на персоналот треба да ги разбере безбедносните податоци за разни опасни гасови пред употреба и треба да знае како да се справи со процедурите за итни случаи кога овие гасови ќе истечат.
Во производството, производството и складирањето на индустријата за полупроводници, за да се избегне загуба на живот и имот предизвикана од истекување на овие опасни гасови, неопходно е да се инсталираат инструменти за откривање гас за откривање на целниот гас.
Детекторите за гас станаа суштински инструменти за следење на животната средина во денешната полупроводничка индустрија, а исто така се најдиректни алатки за следење.
Рикен Кеики отсекогаш обрнувал внимание на безбедниот развој на индустријата за производство на полупроводници, со мисија да создаде безбедна работна средина за луѓето и се посветила на развивање сензори за гас погодни за полупроводничката индустрија, обезбедувајќи разумни решенија за различни проблеми со кои се среќаваат корисници и континуирано надградување на функциите на производот и оптимизирање на системите.
Време на објавување: 16 јули 2024 година