Soo saarista alaab kasta oo semiconductor ah waxay u baahan tahay boqolaal habraac. Waxaan u qaybineynaa dhammaan habka wax soo saarka siddeed tallaabo:waferfarsamaynta-oxidation-photolithography-etching-filim khafiif ah dhigista-koritaanka epitaxial-faafinta-ion implantation.
Si lagaaga caawiyo inaad fahamto oo aad aqoonsato semiconductors iyo hababka la xiriira, waxaan ku riixi doonaa maqaallada WeChat ee arrin kasta si aan u soo bandhigno mid kasta oo ka mid ah tallaabooyinka kor ku xusan.
Maqaalkii hore, waxaa lagu sheegay in si loo ilaaliyowaferlaga soo bilaabo wasakh kala duwan, filim oksaydh ah ayaa la sameeyay - habka oksaydhka. Maanta waxaan ka wada hadli doonaa "habraaca sawir-qaadista" ee sawiridda wareegga naqshadeynta semiconductor ee waferka oo leh filimka oxide ee la sameeyay.
Habka sawir-qaadista
1. Waa maxay habka sawir-qaadista
Photolithography waa in la sameeyo wareegyada iyo meelaha shaqada looga baahan yahay soo saarista chip.
Iftiinka ay soo saarto mashiinka sawir-qaadista waxaa loo isticmaalaa in lagu muujiyo filimka khafiifka ah ee lagu daboolay sawir-qaadista iyada oo loo marayo maaskaro leh qaab. Sawir-qaaduhu wuxuu bedeli doonaa hantidiisa ka dib marka uu arko iftiinka, si qaabka maaskarada loogu koobiyo filimka khafiifka ah, si filimka khafiifka ah uu u leeyahay shaqada jaantuska wareegga elektaroonigga ah. Tani waa doorka sawir-qaadista, oo la mid ah in sawirro lagu qaado kamarad. Sawirada ay qaaday kamaradu waxay ku daabacan yihiin filimka, halka sawir-qaadista aysan ku xardhayn sawirro, laakiin sawirada wareegga iyo qaybaha kale ee elektaroonigga ah.
Photolithography waa tignoolajiyada makiinadaha-yar ee saxda ah
Photolithography caadiga ah waa habka isticmaala iftiinka ultraviolet leh mawjadda dhererka 2000 ilaa 4500 angstroms sida gudbiyaha macluumaadka sawirka, oo u isticmaala photoresist dhexdhexaad dhexdhexaad ah (sawir duubis) si loo gaaro isbeddelka, wareejinta iyo habaynta sawirada, ugu dambeyntiina gudbiya sawirka macluumaadka ku socda chip (inta badan silikoon chip) ama lakabka dielectric.
Waxaa la odhan karaa photolithography waa aasaaska semiconductor casriga ah, microelectronics, iyo warshadaha macluumaadka, iyo photolithography si toos ah u go'aamiya heerka horumarinta ee technology kuwan.
In ka badan 60 sano laga soo bilaabo abuurista guusha leh ee wareegyada isku dhafan ee 1959, ballaca xariiqa sawirradeeda waxaa la dhimay ilaa afar amar oo cabbir ah, iyo isdhexgalka wareegga ayaa la hagaajiyay in ka badan lix amar oo waaweyn. Horumarka degdega ah ee tignoolajiyadan waxaa inta badan loo aaneeyaa horumarinta sawir-qaadista.
(Shuruudaha tiknoolajiyada sawir-qaadista ee heerarka kala duwan ee horumarinta wax soo saarka wareegga isku dhafan)
2. Mabaadi'da aasaasiga ah ee sawir-qaadista
Qalabka sawir-qaadista guud ahaan waxay tixraacaan sawir-qaadista, oo sidoo kale loo yaqaan sawir-qaadista, kuwaas oo ah qalabka ugu muhiimsan ee shaqada ee sawir-qaadista. Maaddada noocaan ah waxay leedahay astaamaha iftiinka (oo ay ku jiraan iftiinka muuqda, iftiinka ultraviolet, iftiinka elektarooniga, iwm.) falcelinta. Ka dib falcelinta sawir-kimikaad, milmaheedu si weyn ayay isu beddeshaa.
Waxaa ka mid ah, milanka sawir-qaadista togan ee horumariyaha ayaa kordha, qaabka la helayna waa isku mid sida maaskarada; photoresist xun waa ka soo horjeeda, taas oo ah, milanka hoos u dhaco ama xitaa noqda mid aan la milmin ka dib markii la soo bandhigay horumariyaha, iyo qaabka la helay ayaa ka soo horjeeda maaskarada. Goobaha codsiga ee labada nooc ee sawir-qaadista ayaa kala duwan. Photoresists togan ayaa si caadi ah loo isticmaalaa, taasoo ka dhigan in ka badan 80% wadarta guud.
Kan sare waa jaantuska qaabaynta sawir-qaadista
(1) Xabag:
Taasi waa, sameynta filim sawir-qaade leh oo dhumucdiisuna tahay lebis, adhesion xoog leh oo aan cillad lahayn wafer silikoon. Si kor loogu qaado isku dhejinta u dhexeeya filimka sawir-qaadista iyo waferka silikoon, badanaa waa lagama maarmaan in marka hore la beddelo dusha sare ee wafer silikoon leh walxaha sida hexamethyldisilazane (HMDS) iyo trimethylsilyldiethylamine (TMSDEA). Kadibna, filimka sawir-qaadista waxaa lagu diyaariyaa daboolka lafdhabarta.
(2) Dubidda ka hor:
Dahaarka lafdhabarta ka dib, filimka sawir-qaadista ayaa wali ka kooban qaddar gaar ah oo dareere ah. Ka dib marka lagu dubo heerkul sare, dareeraha ayaa laga saari karaa inta ugu yar ee suurtogalka ah. Ka dib dubista ka hor, waxa ku jira sawir-qaadista ayaa la dhimay ilaa 5%.
(3) Soo bandhigid:
Taasi waa, sawir-qaaduhu wuxuu soo bandhigay iftiin. Waqtigan xaadirka ah, sawir-qaadid ayaa dhacaya, iyo farqiga udhaxeeya qaybta iftiinka iyo qaybta aan iftiinka lahayn ayaa dhacda.
(4) Horumarinta & adkaynta:
Alaabta waxaa lagu dhex milmay horumariyaha. Waqtigan xaadirka ah, aagga bannaan ee sawir-qaadista togan iyo aagga aan muuqan ee sawir-qaadista taban ayaa ku milmi doona horumarka. Tani waxay soo bandhigaysaa qaab saddex-geesood ah. Horumarinta ka dib, chip wuxuu u baahan yahay hab daaweyn heerkul sare ah si uu u noqdo filim adag, kaas oo inta badan u adeega si loo sii wanaajiyo adhesion of photoresist si substrate ah.
(5) Cuncun:
Walaxda ku hoos jirta sawir-qaadista waa la xardhay. Waxaa ka mid ah xoqin qoyan oo dareere ah iyo cuncun gaas leh. Tusaale ahaan, etching qoyan ee silikoon, xal aqueous acidic acid hydrofluoric ayaa loo isticmaalaa; Etching qoyan ee naxaasta, xal aashito xoog leh sida nitric acid iyo sulfuric acid ayaa loo isticmaalaa, halka etching qalalan ay inta badan isticmaalaan balaasmaha ama alwaaxyada tamarta sare ee ion si ay u dhaawacaan dusha walxaha oo u xoqin.
(6) Hoos u dhigidda:
Ugu dambeyntii, sawir qaade wuxuu u baahan yahay in laga saaro dusha sare ee muraayadda. Tallaabadan waxaa loo yaqaan degumming.
Badbaadadu waa arrinta ugu muhiimsan dhammaan wax soo saarka semiconductor. Gaasaska sawir-qaadista ee khatarta ah iyo waxyeellada leh ee ugu weyn ee habka loo yaqaan 'chip lithography' waa sida soo socota:
1. Hydrogen peroxide
Hydrogen peroxide (H2O2) waa oksaydhiye xooggan. Xidhiidhka tooska ah wuxuu sababi karaa maqaarka iyo indhaha barar iyo gubasho.
2. Xylene
Xylene waa dareere iyo horumariye loo isticmaalo qoraalada taban. Waa guban karta oo waxay leedahay heer kul hoose oo ah 27.3℃ kaliya (qiyaastii heerkulka qolka). Waa qarax marka fiirsashada hawadu ay tahay 1%-7%. Xidhiidhka soo noqnoqda ee xylene waxay keeni kartaa caabuq maqaarka. Uumiga Xylene waa macaan, oo la mid ah urta taako diyaaradeed; Soo-gaadhista xylene waxay sababi kartaa barar indhaha, sanka iyo cunaha. Neefsashada gaaska waxay keeni kartaa madax-xanuun, dawakhaad, cunto xumo iyo daal.
3. Hexamethyldisilazane (HMDS)
Hexamethyldisilazane (HMDS) ayaa inta badan loo isticmaalaa lakabka asaasiga ah si loo kordhiyo ku dhejinta sawir-qaadista ee dusha alaabta. Waa guban karta oo waxay leedahay bar toosan oo ah 6.7°C. Waa qarax marka fiirsashada hawadu ay tahay 0.8% -16%. HMDS waxay si adag uga falcelisaa biyaha, aalkolada iyo asiidhyada macdanta si ay u sii daayaan ammonia.
4. Tetramethylammonium hydroxide
Tetramethylammonium hydroxide (TMAH) ayaa si weyn loogu isticmaalaa horumariye lithography togan. Waa sun iyo daxal. Waxay noqon kartaa dhimasho haddii la liqo ama si toos ah maqaarka ula taabto. Taabashada boodhka TMAH ama ceeryaamo waxay keeni kartaa barar indhaha, maqaarka, sanka iyo cunaha. Neefsashada xaddi badan oo TMAH ah waxay horseedi doontaa dhimasho.
5. Chlorine iyo fluorine
Chlorine (Cl2) iyo fluorine (F2) ayaa labadaba loo isticmaalaa laysarka excimer sida ultraviolet qoto dheer iyo ultraviolet (EUV) iftiinka. Labada gaas waa sun, waxay u muuqdaan cagaar khafiif ah, waxayna leeyihiin ur xajiimo leh. Neefsashada xaddi badan oo gaaskan ah waxay horseedi doontaa dhimasho. Gaaska fluorine waxa laga yaabaa inuu kula falgalo biyo si uu u soo saaro gaaska hydrogen fluoride. Gaaska fluoride ee Hydrogen waa aashito xoog leh oo ka xanaajisa maqaarka, indhaha iyo mareenka neefsiga waxaana laga yaabaa inay keento astaamo ay ka mid yihiin gubasho iyo neefsashada oo ku adkaata. Waxyaalaha badan ee fluoride-ku waxay u keeni karaan sunta jidhka bini'aadamka, taasoo keenta calaamado ay ka mid yihiin madax-xanuun, matag, shuban, iyo kooma.
6. Argon
Argon (Ar) waa gaas aan shaqaynayn oo inta badan aan waxyeello toos ah u geysan jidhka bini'aadamka. Xaaladaha caadiga ah, hawadu dadku neefsanayaan waxay ka kooban tahay 0.93% argon, fiirsashadani wax saameyn ah kuma laha jidhka bini'aadamka. Si kastaba ha noqotee, xaaladaha qaarkood, argon waxay u keeni kartaa waxyeelo jidhka bini'aadamka.
Waa kuwan qaar ka mid ah xaaladaha suurtagalka ah: Meel bannaan oo xaddidan, xoojinta argon ayaa laga yaabaa inay kordhiso, taas oo hoos u dhigta xoogga oksijiinta ee hawada oo keenta hypoxia. Tani waxay keeni kartaa calaamado ay ka mid yihiin dawakhaad, daal, iyo neefsasho. Intaa waxaa dheer, argon waa gaas aan shaqaynayn, laakiin waxaa laga yaabaa inay ku qarxo heerkul sare ama cadaadis sare.
7. Neon
Neon (Ne) waa gaas deggan, aan midab lahayn oo aan ur lahayn oo aan ka qayb qaadanaynin Gaaska neonku kuma lug yeesho habka neefsashada ee bani'aadamka, markaa neefsashada gaaska sare ee neon wuxuu keeni doonaa hypoxia. Haddii aad ku jirto xaalad hypoxia muddo dheer, waxaa laga yaabaa inaad isku aragto calaamado ay ka mid yihiin madax-xanuun, lallabbo, iyo matag. Intaa waxaa dheer, gaaska neon waxaa laga yaabaa inuu la falgalo walxaha kale ee hoos yimaada heerkulka sare ama cadaadiska sare si ay u keenaan dab ama qarax.
8. Gaaska xenon
Gaaska xenon (Xe) waa gaas deggan, aan midab lahayn oo aan ur lahayn oo aan ka qayb qaadan habka neefsashada ee bini'aadamka, markaa neefsashada gaaska xenon ee sarreeya waxay keeni doontaa hypoxia. Haddii aad ku jirto xaalad hypoxia muddo dheer, waxaa laga yaabaa inaad isku aragto calaamado ay ka mid yihiin madax-xanuun, lallabbo, iyo matag. Intaa waxaa dheer, gaaska neon waxaa laga yaabaa inuu la falgalo walxaha kale ee hoos yimaada heerkulka sare ama cadaadiska sare si ay u keenaan dab ama qarax.
9. Gaaska Krypton
Gaaska Krypton (Kr) waa gaas deggan, aan midab lahayn oo aan ur lahayn oo aan ka qayb qaadan habka neefsashada ee bini'aadamka, markaa neefsashada gaaska sare ee krypton waxay keenaysaa hypoxia. Haddii aad ku jirto xaalad hypoxia muddo dheer, waxaa laga yaabaa inaad isku aragto calaamado ay ka mid yihiin madax-xanuun, lallabbo, iyo matag. Intaa waxaa dheer, gaaska xenon waxaa laga yaabaa inuu la falgalo walxaha kale ee hoos yimaada heerkulka sare ama cadaadiska sare si uu u keeno dab ama qarax. Neefsashada deegaanka leh ogsijiin yarida waxay keeni kartaa hypoxia. Haddii aad ku jirto xaalad hypoxia muddo dheer, waxaa laga yaabaa inaad isku aragto calaamado ay ka mid yihiin madax-xanuun, lallabbo, iyo matag. Intaa waxaa dheer, gaaska krypton waxaa laga yaabaa inuu la falgalo walxaha kale ee hoos yimaada heerkulka sare ama cadaadiska sare si ay u keenaan dab ama qarax.
Xalalka ogaanshaha gaaska khatarta ah ee warshadaha semiconductor
Warshadaha semiconductor-ku waxay ku lug leeyihiin wax soo saarka, wax soo saarka, iyo habka gubanaya, walxaha qarxa, sunta, iyo gaasaska waxyeelada leh. Isticmaale gaasaska warshadaha wax soo saarka semiconductor, xubin kasta oo ka tirsan shaqaalaha waa in ay fahmaan xogta badbaadada ee gaasaska halista ah ee kala duwan ka hor inta aan la isticmaalin, waana in uu yaqaanaa sida loola tacaalo hababka degdega ah marka ay gaasaskani soo daadanayaan.
Soo saarista, wax soo saarka, iyo kaydinta warshadaha semiconductor, si looga fogaado khasaaraha naf iyo maal ee ay sababaan daadinta gaaska khatarta ah, waa lagama maarmaan in la rakibo qalabka lagu ogaanayo gaaska si loo ogaado gaaska bartilmaameedka ah.
Qalabka gaaska ayaa noqday aaladaha la socodka deegaanka ee lagama maarmaanka u ah warshadaha semiconductor ee maanta, iyo sidoo kale aaladaha kormeerka tooska ah ee ugu badan.
Riken Keiki ayaa had iyo jeer fiiro gaar ah u leh horumarinta badbaadada ee warshadaha wax soo saarka semiconductor, iyada oo ujeedadu tahay abuurista jawi shaqo oo badbaado leh oo loogu talagalay dadka, waxayna u heellan tahay horumarinta dareemayaasha gaasta ee ku habboon warshadaha semiconductor, siinta xalal macquul ah dhibaatooyinka kala duwan ee ay la kulmaan isticmaalayaasha, iyo si joogto ah u cusboonaysiinta hawlaha alaabta iyo hagaajinta nidaamyada.
Waqtiga boostada: Jul-16-2024