Fabricarea fiecărui produs semiconductor necesită sute de procese. Împărțim întregul proces de producție în opt etape:napolitanaprocesare-oxidare-fotolitografie-gravare-depunere peliculă subțire-creștere epitaxială-difuzie-implantare ionică.
Pentru a vă ajuta să înțelegeți și să recunoașteți semiconductorii și procesele aferente, vom împinge articole WeChat în fiecare număr pentru a introduce fiecare dintre pașii de mai sus unul câte unul.
În articolul precedent, s-a menționat că pentru a protejanapolitanadin diverse impurități s-a făcut o peliculă de oxid--proces de oxidare. Astăzi vom discuta despre „procesul de fotolitografie” de fotografiere a circuitului de proiectare a semiconductorilor pe placă cu filmul de oxid format.
Procesul de fotolitografie
1. Ce este procesul de fotolitografie
Fotolitografia este de a realiza circuitele și zonele funcționale necesare pentru producția de cipuri.
Lumina emisă de aparatul de fotolitografie este folosită pentru a expune filmul subțire acoperit cu fotorezist printr-o mască cu model. Fotorezistul își va schimba proprietățile după ce va vedea lumina, astfel încât modelul de pe mască să fie copiat pe filmul subțire, astfel încât filmul subțire să aibă funcția de diagramă a circuitului electronic. Acesta este rolul fotolitografiei, asemănător cu fotografia cu o cameră. Fotografiile realizate de aparatul foto sunt imprimate pe film, în timp ce fotolitografia nu gravează fotografii, ci scheme de circuite și alte componente electronice.
Fotolitografia este o tehnologie precisă de micro-prelucrare
Fotolitografia convențională este un proces care utilizează lumina ultravioletă cu o lungime de undă de 2000 până la 4500 angstromi ca purtător de informații despre imagine și utilizează fotorezistul ca mediu intermediar (înregistrarea imaginii) pentru a realiza transformarea, transferul și procesarea graficelor și, în final, transmite imaginea. informații către cip (în principal cip de siliciu) sau stratul dielectric.
Se poate spune că fotolitografia este fundamentul industriilor moderne de semiconductori, microelectronice și informaționale, iar fotolitografia determină în mod direct nivelul de dezvoltare al acestor tehnologii.
În cei peste 60 de ani de la invenția cu succes a circuitelor integrate în 1959, lățimea liniei graficii sale a fost redusă cu aproximativ patru ordine de mărime, iar integrarea circuitelor a fost îmbunătățită cu mai mult de șase ordine de mărime. Progresul rapid al acestor tehnologii este atribuit în principal dezvoltării fotolitografiei.
(Cerințe pentru tehnologia fotolitografiei în diferite stadii de dezvoltare a producției de circuite integrate)
2. Principii de bază ale fotolitografiei
Materialele fotolitografice se referă în general la fotoreziste, cunoscute și sub numele de fotoreziste, care sunt cele mai critice materiale funcționale în fotolitografie. Acest tip de material are caracteristicile reacției luminii (inclusiv lumină vizibilă, lumină ultravioletă, fascicul de electroni etc.). După reacția fotochimică, solubilitatea acesteia se modifică semnificativ.
Printre acestea, solubilitatea fotorezistului pozitiv în dezvoltator crește, iar modelul obținut este același cu cel al măștii; fotorezistul negativ este opusul, adică solubilitatea scade sau chiar devine insolubilă după ce a fost expus la revelator, iar modelul obținut este opus măștii. Domeniile de aplicare ale celor două tipuri de fotoreziste sunt diferite. Fotorezistele pozitive sunt mai frecvent utilizate, reprezentând mai mult de 80% din total.
Mai sus este o diagramă schematică a procesului de fotolitografie
(1) Lipire: adică formarea unui film fotorezistent cu grosime uniformă, aderență puternică și fără defecte pe placă de siliciu. Pentru a îmbunătăți aderența dintre filmul de fotorezist și placa de siliciu, este adesea necesar să se modifice mai întâi suprafața plachetei de siliciu cu substanțe precum hexametildisilazan (HMDS) și trimetilsilildietilamină (TMSDEA). Apoi, filmul fotorezist este preparat prin acoperire prin centrifugare.
(2) Pre-cocere: După acoperirea prin centrifugare, filmul fotorezistent conține încă o anumită cantitate de solvent. După coacere la o temperatură mai mare, solventul poate fi îndepărtat cât mai puțin posibil. După coacere în prealabil, conținutul de fotorezist este redus la aproximativ 5%.
(3) Expunere: Adică, fotorezistul este expus la lumină. În acest moment, are loc o fotoreacție și apare diferența de solubilitate între partea iluminată și partea neiluminată.
(4) Dezvoltare și întărire: Produsul este scufundat în revelator. În acest moment, zona expusă a fotorezistului pozitiv și zona neexpusă a fotorezistului negativ se vor dizolva în dezvoltare. Acesta prezintă un model tridimensional. După dezvoltare, cipul are nevoie de un proces de tratare la temperatură înaltă pentru a deveni un film dur, care servește în principal la îmbunătățirea aderenței fotorezistului la substrat.
(5) Gravare: materialul de sub fotorezist este gravat. Include gravarea lichidă umedă și gravarea gazoasă uscată. De exemplu, pentru gravarea umedă a siliciului, se utilizează o soluție apoasă acidă de acid fluorhidric; pentru gravarea umedă a cuprului, se utilizează o soluție acidă puternică, cum ar fi acidul azotic și acidul sulfuric, în timp ce gravarea uscată utilizează adesea plasmă sau fascicule de ioni de înaltă energie pentru a deteriora suprafața materialului și a-l grava.
(6) Degumare: În cele din urmă, fotorezistul trebuie îndepărtat de pe suprafața lentilei. Acest pas se numește degummare.
Siguranța este cea mai importantă problemă în toată producția de semiconductori. Principalele gaze fotolitografice periculoase și dăunătoare în procesul de litografie cu cip sunt următoarele:
1. Peroxid de hidrogen
Peroxidul de hidrogen (H2O2) este un oxidant puternic. Contactul direct poate provoca inflamații și arsuri ale pielii și ochilor.
2. Xilen
Xilenul este un solvent și un dezvoltator utilizat în litografia negativă. Este inflamabil și are o temperatură scăzută de doar 27,3℃ (aproximativ temperatura camerei). Este exploziv când concentrația în aer este de 1%-7%. Contactul repetat cu xilenul poate provoca inflamarea pielii. Vaporii de xilen sunt dulci, asemănători cu mirosul de adeziv de avion; expunerea la xilen poate provoca inflamarea ochilor, a nasului și a gâtului. Inhalarea gazului poate provoca dureri de cap, amețeli, pierderea poftei de mâncare și oboseală.
3. Hexametildisilazan (HMDS)
Hexametildisilazanul (HMDS) este cel mai frecvent utilizat ca strat de grund pentru a crește aderența fotorezistului pe suprafața produsului. Este inflamabil și are un punct de aprindere de 6,7°C. Este exploziv când concentrația în aer este de 0,8%-16%. HMDS reacționează puternic cu apa, alcoolul și acizii minerali pentru a elibera amoniac.
4. Hidroxid de tetrametilamoniu
Hidroxidul de tetrametilamoniu (TMAH) este utilizat pe scară largă ca dezvoltator pentru litografie pozitivă. Este toxic și coroziv. Poate fi fatal dacă este înghițit sau în contact direct cu pielea. Contactul cu praful sau ceața TMAH poate provoca inflamarea ochilor, a pielii, a nasului și a gâtului. Inhalarea unor concentrații mari de TMAH va duce la moarte.
5. Clor și fluor
Clorul (Cl2) și fluorul (F2) sunt ambele utilizate în laserele cu excimeri ca surse de lumină ultravioletă profundă și ultravioletă extremă (EUV). Ambele gaze sunt toxice, par verde deschis și au un miros puternic iritant. Inhalarea unor concentrații mari ale acestui gaz va duce la moarte. Fluorul gazos poate reacționa cu apa pentru a produce fluorură de hidrogen gazoasă. Hidrogenul gazos este un acid puternic care irită pielea, ochii și tractul respirator și poate provoca simptome precum arsuri și dificultăți de respirație. Concentrațiile mari de fluor pot provoca otrăvire a corpului uman, provocând simptome precum dureri de cap, vărsături, diaree și comă.
6. Argon
Argonul (Ar) este un gaz inert care, de obicei, nu dăunează direct organismului uman. În circumstanțe normale, aerul pe care oamenii îl respiră conține aproximativ 0,93% argon, iar această concentrație nu are un efect evident asupra corpului uman. Cu toate acestea, în unele cazuri, argonul poate dăuna organismului uman.
Iată câteva situații posibile: Într-un spațiu restrâns, concentrația de argon poate crește, reducând astfel concentrația de oxigen din aer și provocând hipoxie. Acest lucru poate provoca simptome precum amețeli, oboseală și dificultăți de respirație. În plus, argonul este un gaz inert, dar poate exploda la temperaturi ridicate sau la presiune ridicată.
7. Neon
Neonul (Ne) este un gaz stabil, incolor și inodor, care nu participă la. Gazul neon nu este implicat în procesul respirator uman, astfel încât inhalarea unei concentrații mari de gaz neon va provoca hipoxie. Dacă sunteți într-o stare de hipoxie pentru o perioadă lungă de timp, este posibil să aveți simptome precum dureri de cap, greață și vărsături. În plus, gazul de neon poate reacționa cu alte substanțe la temperaturi ridicate sau presiune ridicată pentru a provoca incendiu sau explozie.
8. Gaz xenon
Gazul xenon (Xe) este un gaz stabil, incolor și inodor, care nu participă la procesul respirator uman, astfel încât inhalarea unei concentrații mari de gaz xenon va provoca hipoxie. Dacă sunteți într-o stare de hipoxie pentru o perioadă lungă de timp, este posibil să aveți simptome precum dureri de cap, greață și vărsături. În plus, gazul de neon poate reacționa cu alte substanțe la temperaturi ridicate sau presiune ridicată pentru a provoca incendiu sau explozie.
9. Krypton gaz
Gazul cripton (Kr) este un gaz stabil, incolor și inodor, care nu participă la procesul respirator uman, astfel încât inhalarea unei concentrații mari de gaz cripton va provoca hipoxie. Dacă sunteți într-o stare de hipoxie pentru o perioadă lungă de timp, este posibil să aveți simptome precum dureri de cap, greață și vărsături. În plus, gazul xenon poate reacționa cu alte substanțe la temperaturi ridicate sau presiune ridicată pentru a provoca incendiu sau explozie. Respirația într-un mediu cu privare de oxigen poate provoca hipoxie. Dacă sunteți într-o stare de hipoxie pentru o perioadă lungă de timp, este posibil să aveți simptome precum dureri de cap, greață și vărsături. În plus, criptonul gazos poate reacționa cu alte substanțe la temperaturi ridicate sau presiune ridicată pentru a provoca incendiu sau explozie.
Soluții de detectare a gazelor periculoase pentru industria semiconductoarelor
Industria semiconductoarelor implică producția, fabricarea și procesul de gaze inflamabile, explozive, toxice și dăunătoare. În calitate de utilizator de gaze în fabricile de producție de semiconductori, fiecare membru al personalului ar trebui să înțeleagă datele de siguranță ale diferitelor gaze periculoase înainte de utilizare și ar trebui să știe cum să facă față procedurilor de urgență atunci când aceste gaze se scurg.
În producția, fabricarea și depozitarea industriei semiconductoarelor, pentru a evita pierderile de vieți și proprietăți cauzate de scurgerea acestor gaze periculoase, este necesar să se instaleze instrumente de detectare a gazelor pentru a detecta gazul țintă.
Detectoarele de gaze au devenit instrumente esențiale de monitorizare a mediului în industria semiconductoare de astăzi și sunt, de asemenea, cele mai directe instrumente de monitorizare.
Riken Keiki a acordat întotdeauna atenție dezvoltării în siguranță a industriei de fabricare a semiconductoarelor, cu misiunea de a crea un mediu de lucru sigur pentru oameni, și s-a dedicat dezvoltării senzorilor de gaz potriviti pentru industria semiconductoarelor, oferind soluții rezonabile pentru diverse probleme întâmpinate de utilizatorilor și actualizarea continuă a funcțiilor produsului și optimizarea sistemelor.
Ora postării: Iul-16-2024