Produksjonen av hvert halvlederprodukt krever hundrevis av prosesser. Vi deler hele produksjonsprosessen inn i åtte trinn:oblatprosessering-oksidasjon-fotolitografi-etsing-tynnfilmavsetning-epitaksial vekst-diffusjon-ionimplantasjon.
For å hjelpe deg med å forstå og gjenkjenne halvledere og relaterte prosesser, vil vi presse WeChat-artikler i hver utgave for å introdusere hvert av trinnene ovenfor én etter én.
I forrige artikkel ble det nevnt at for å beskytteoblatav forskjellige urenheter ble det laget en oksidfilm - oksidasjonsprosess. I dag skal vi diskutere "fotolitografiprosessen" for å fotografere halvlederdesignkretsen på waferen med oksidfilmen dannet.
Fotolitografiprosess
1. Hva er fotolitografiprosess
Fotolitografi er å lage kretsene og funksjonsområdene som kreves for brikkeproduksjon.
Lyset som sendes ut av fotolitografimaskinen brukes til å eksponere den tynne filmen belagt med fotoresist gjennom en maske med et mønster. Fotoresisten vil endre sine egenskaper etter å ha sett lyset, slik at mønsteret på masken kopieres til tynnfilmen, slik at tynnfilmen har funksjonen som et elektronisk kretsskjema. Dette er rollen til fotolitografi, som ligner på å ta bilder med et kamera. Bildene tatt av kameraet er trykt på filmen, mens fotolitografien ikke graverer bilder, men kretsskjemaer og andre elektroniske komponenter.
Fotolitografi er en presis mikrobearbeidingsteknologi
Konvensjonell fotolitografi er en prosess som bruker ultrafiolett lys med en bølgelengde på 2000 til 4500 ångstrøm som bildeinformasjonsbærer, og bruker fotoresist som mellommedium (bildeopptak) for å oppnå transformasjon, overføring og prosessering av grafikk, og til slutt overfører bildet informasjon til brikken (hovedsakelig silisiumbrikke) eller dielektrisk lag.
Det kan sies at fotolitografi er grunnlaget for moderne halvleder-, mikroelektronikk- og informasjonsindustri, og fotolitografi bestemmer direkte utviklingsnivået til disse teknologiene.
I løpet av de mer enn 60 årene siden den vellykkede oppfinnelsen av integrerte kretser i 1959, har linjebredden på grafikken blitt redusert med omtrent fire størrelsesordener, og kretsintegrasjonen har blitt forbedret med mer enn seks størrelsesordener. Den raske fremgangen til disse teknologiene tilskrives hovedsakelig utviklingen av fotolitografi.
(Krav til fotolitografiteknologi på ulike stadier av utviklingen av integrert kretsproduksjon)
2. Grunnleggende prinsipper for fotolitografi
Fotolitografimaterialer refererer vanligvis til fotoresister, også kjent som fotoresister, som er de mest kritiske funksjonelle materialene i fotolitografi. Denne typen materiale har egenskapene til lys (inkludert synlig lys, ultrafiolett lys, elektronstråle, etc.) reaksjon. Etter fotokjemisk reaksjon endres løseligheten betydelig.
Blant dem øker løseligheten til positiv fotoresist i fremkalleren, og det oppnådde mønsteret er det samme som masken; negativ fotoresist er det motsatte, det vil si at løseligheten reduseres eller til og med blir uløselig etter å ha blitt eksponert for fremkalleren, og det oppnådde mønsteret er motsatt av masken. Bruksområdene til de to typene fotoresist er forskjellige. Positive fotoresister er mer vanlig brukt, og utgjør mer enn 80 % av totalen.
Ovenstående er et skjematisk diagram av fotolitografiprosessen
(1) Liming:
Det vil si å danne en fotoresistfilm med jevn tykkelse, sterk vedheft og ingen defekter på silisiumplaten. For å forbedre adhesjonen mellom fotoresistfilmen og silisiumplaten, er det ofte nødvendig å først modifisere overflaten av silisiumplaten med stoffer som heksametyldisilazan (HMDS) og trimetylsilyldietylamin (TMSDEA). Deretter fremstilles fotoresistfilmen ved spinnbelegg.
(2) Forbaking:
Etter sentrifugering inneholder fotoresistfilmen fortsatt en viss mengde løsemiddel. Etter steking ved høyere temperatur kan løsemidlet fjernes så lite som mulig. Etter forbaking reduseres innholdet i fotoresisten til ca. 5 %.
(3) Eksponering:
Det vil si at fotoresisten utsettes for lys. På dette tidspunktet oppstår en fotoreaksjon, og løselighetsforskjellen mellom den opplyste delen og den ikke-opplyste delen oppstår.
(4) Utvikling og herding:
Produktet er nedsenket i utvikleren. På dette tidspunktet vil det eksponerte området av den positive fotoresisten og det ikke-eksponerte området til den negative fotoresisten løses opp i fremkallingen. Dette presenterer et tredimensjonalt mønster. Etter utvikling trenger brikken en høytemperaturbehandlingsprosess for å bli en hard film, som hovedsakelig tjener til å ytterligere forbedre vedheften av fotoresisten til underlaget.
(5) Etsning:
Materialet under fotoresisten er etset. Det inkluderer flytende våt-etsing og gassformig tørr-etsing. For eksempel, for våtetsing av silisium, brukes en sur vandig løsning av flussyre; for våtetsing av kobber brukes en sterk syreløsning som salpetersyre og svovelsyre, mens tørrassing ofte bruker plasma- eller høyenergi-ionestråler for å skade overflaten av materialet og etse det.
(6) Degumming:
Til slutt må fotoresisten fjernes fra overflaten av linsen. Dette trinnet kalles degumming.
Sikkerhet er det viktigste temaet i all halvlederproduksjon. De viktigste farlige og skadelige fotolitografigassene i brikkelitografiprosessen er som følger:
1. Hydrogenperoksid
Hydrogenperoksid (H2O2) er en sterk oksidant. Direkte kontakt kan forårsake hud- og øyebetennelse og brannskader.
2. Xylen
Xylen er et løsemiddel og fremkaller som brukes i negativ litografi. Den er brannfarlig og har en lav temperatur på bare 27,3 ℃ (omtrent romtemperatur). Det er eksplosivt når konsentrasjonen i luften er 1%-7%. Gjentatt kontakt med xylen kan forårsake hudbetennelse. Xylendamp er søt, lik lukten av flyklistre; eksponering for xylen kan forårsake betennelse i øyne, nese og svelg. Innånding av gassen kan forårsake hodepine, svimmelhet, tap av matlyst og tretthet.
3. Heksametyldisilazan (HMDS)
Heksametyldisilazane (HMDS) er mest brukt som et primerlag for å øke vedheften av fotoresist på overflaten av produktet. Den er brannfarlig og har et flammepunkt på 6,7°C. Det er eksplosivt når konsentrasjonen i luften er 0,8 %-16 %. HMDS reagerer sterkt med vann, alkohol og mineralsyrer for å frigjøre ammoniakk.
4. Tetrametylammoniumhydroksid
Tetrametylammoniumhydroksid (TMAH) er mye brukt som utvikler for positiv litografi. Det er giftig og etsende. Det kan være dødelig ved svelging eller i direkte kontakt med huden. Kontakt med TMAH-støv eller tåke kan forårsake betennelse i øyne, hud, nese og svelg. Innånding av høye konsentrasjoner av TMAH vil føre til døden.
5. Klor og fluor
Klor (Cl2) og fluor (F2) brukes begge i excimer-lasere som dype ultrafiolette og ekstreme ultrafiolette (EUV) lyskilder. Begge gassene er giftige, virker lysegrønne og har en sterk irriterende lukt. Innånding av høye konsentrasjoner av denne gassen vil føre til døden. Fluorgass kan reagere med vann for å produsere hydrogenfluoridgass. Hydrogenfluoridgass er en sterk syre som irriterer hud, øyne og luftveier og kan gi symptomer som brannskader og pustevansker. Høye konsentrasjoner av fluor kan forårsake forgiftning til menneskekroppen og forårsake symptomer som hodepine, oppkast, diaré og koma.
6. Argon
Argon (Ar) er en inert gass som vanligvis ikke forårsaker direkte skade på menneskekroppen. Under normale omstendigheter inneholder luften folk puster inn omtrent 0,93 % argon, og denne konsentrasjonen har ingen åpenbar effekt på menneskekroppen. Imidlertid kan argon i noen tilfeller forårsake skade på menneskekroppen.
Her er noen mulige situasjoner: I et trangt rom kan konsentrasjonen av argon øke, og dermed redusere oksygenkonsentrasjonen i luften og forårsake hypoksi. Dette kan forårsake symptomer som svimmelhet, tretthet og kortpustethet. I tillegg er argon en inert gass, men den kan eksplodere under høy temperatur eller høyt trykk.
7. Neon
Neon (Ne) er en stabil, fargeløs og luktfri gass som ikke deltar i Neongassen er ikke involvert i menneskets respirasjonsprosess, så å puste inn en høy konsentrasjon av neongass vil forårsake hypoksi. Hvis du er i en tilstand av hypoksi over lengre tid, kan du oppleve symptomer som hodepine, kvalme og oppkast. I tillegg kan neongass reagere med andre stoffer under høy temperatur eller høyt trykk og forårsake brann eller eksplosjon.
8. Xenongass
Xenongass (Xe) er en stabil, fargeløs og luktfri gass som ikke deltar i den menneskelige respirasjonsprosessen, så innånding av høy konsentrasjon av xenongass vil forårsake hypoksi. Hvis du er i en tilstand av hypoksi over lengre tid, kan du oppleve symptomer som hodepine, kvalme og oppkast. I tillegg kan neongass reagere med andre stoffer under høy temperatur eller høyt trykk og forårsake brann eller eksplosjon.
9. Krypton gass
Krypton gass (Kr) er en stabil, fargeløs og luktfri gass som ikke deltar i menneskets respirasjonsprosess, så innånding av en høy konsentrasjon av kryptongass vil forårsake hypoksi. Hvis du er i en tilstand av hypoksi i lang tid, kan du oppleve symptomer som hodepine, kvalme og oppkast. I tillegg kan xenongass reagere med andre stoffer under høy temperatur eller høyt trykk og forårsake brann eller eksplosjon. Å puste i et miljø med oksygenmangel kan forårsake hypoksi. Hvis du er i en tilstand av hypoksi i lang tid, kan du oppleve symptomer som hodepine, kvalme og oppkast. I tillegg kan kryptongass reagere med andre stoffer under høy temperatur eller høyt trykk og forårsake brann eller eksplosjon.
Deteksjonsløsninger for farlig gass for halvlederindustrien
Halvlederindustrien involverer produksjon, produksjon og prosess av brennbare, eksplosive, giftige og skadelige gasser. Som bruker av gasser i produksjonsanlegg for halvledere, bør alle ansatte forstå sikkerhetsdataene for ulike farlige gasser før bruk, og bør vite hvordan de skal håndtere nødprosedyrene når disse gassene lekker.
Ved produksjon, produksjon og lagring av halvlederindustrien, for å unngå tap av liv og eiendom forårsaket av lekkasje av disse farlige gassene, er det nødvendig å installere gassdeteksjonsinstrumenter for å oppdage målgassen.
Gassdetektorer har blitt essensielle miljøovervåkingsinstrumenter i dagens halvlederindustri, og er også de mest direkte overvåkingsverktøyene.
Riken Keiki har alltid vært oppmerksom på sikker utvikling av halvlederindustrien, med oppgaven å skape et trygt arbeidsmiljø for mennesker, og har viet seg til å utvikle gasssensorer som er egnet for halvlederindustrien, og gir rimelige løsninger for ulike problemer som oppstår av brukere, og kontinuerlig oppgradering av produktfunksjoner og optimalisering av systemer.
Innleggstid: 16-jul-2024