Prodhimi i çdo produkti gjysmëpërçues kërkon qindra procese. Ne e ndajmë të gjithë procesin e prodhimit në tetë hapa:meshëpërpunim-oksidim-fotolitografi-gravim-depozitim i filmit të hollë-rritje epitaksiale-difuzion-implantim jonesh.
Për t'ju ndihmuar të kuptoni dhe të njihni gjysmëpërçuesit dhe proceset e lidhura me to, ne do të shtyjmë artikujt e WeChat në çdo numër për të prezantuar secilin nga hapat e mësipërm një nga një.
Në artikullin e mëparshëm, u përmend se për të mbrojturmeshënga papastërtitë e ndryshme, u bë një film oksid - procesi i oksidimit. Sot do të diskutojmë "procesin fotolitografik" të fotografimit të qarkut të projektimit gjysmëpërçues në vaferë me filmin oksid të formuar.
Procesi i fotolitografisë
1. Çfarë është procesi i fotolitografisë
Fotolitografia është për të bërë qarqet dhe zonat funksionale të nevojshme për prodhimin e çipit.
Drita e emetuar nga makina fotolitografike përdoret për të ekspozuar filmin e hollë të veshur me fotorezist përmes një maske me një model. Fotorezisti do të ndryshojë vetitë e tij pasi të shohë dritën, në mënyrë që modeli në maskë të kopjohet në filmin e hollë, në mënyrë që filmi i hollë të ketë funksionin e një diagrami qarku elektronik. Ky është roli i fotolitografisë, i ngjashëm me marrjen e fotografive me një aparat fotografik. Fotot e marra nga kamera janë të printuara në film, ndërsa fotolitografia nuk gdhend fotot, por diagramet e qarkut dhe komponentët e tjerë elektronikë.
Fotolitografia është një teknologji e saktë e mikro-përpunimit
Fotolitografia konvencionale është një proces që përdor dritën ultravjollcë me një gjatësi vale nga 2000 deri në 4500 angstroms si bartës të informacionit të imazhit, dhe përdor fotorezistin si mjet ndërmjetës (regjistrimi i imazhit) për të arritur transformimin, transferimin dhe përpunimin e grafikëve, dhe në fund transmeton imazhin. informacion për çipin (kryesisht çipin e silikonit) ose shtresën dielektrike.
Mund të thuhet se fotolitografia është themeli i industrive moderne të gjysmëpërçuesve, mikroelektronikës dhe informacionit, dhe fotolitografia përcakton drejtpërdrejt nivelin e zhvillimit të këtyre teknologjive.
Në më shumë se 60 vjet që nga shpikja e suksesshme e qarqeve të integruara në 1959, gjerësia e linjës së grafikës së saj është zvogëluar me rreth katër rend të madhësisë dhe integrimi i qarkut është përmirësuar me më shumë se gjashtë rend të madhësisë. Progresi i shpejtë i këtyre teknologjive i atribuohet kryesisht zhvillimit të fotolitografisë.
(Kërkesat për teknologjinë e fotolitografisë në faza të ndryshme të zhvillimit të prodhimit të qarkut të integruar)
2. Parimet bazë të fotolitografisë
Materialet fotolitografike në përgjithësi i referohen fotorezistëve, të njohur gjithashtu si fotorezistë, të cilët janë materialet funksionale më kritike në fotolitografi. Ky lloj materiali ka karakteristikat e reagimit të dritës (përfshirë dritën e dukshme, dritën ultravjollcë, rreze elektronike, etj.). Pas reaksionit fotokimik, tretshmëria e tij ndryshon ndjeshëm.
Midis tyre, tretshmëria e fotorezistit pozitiv në zhvillues rritet, dhe modeli i marrë është i njëjtë me maskën; fotorezisti negativ është e kundërta, domethënë, tretshmëria zvogëlohet ose madje bëhet e pazgjidhshme pasi ekspozohet ndaj zhvilluesit, dhe modeli i marrë është i kundërt me maskën. Fushat e aplikimit të dy llojeve të fotorezistëve janë të ndryshme. Më shpesh përdoren fotorezistë pozitivë, të cilët përbëjnë më shumë se 80% të totalit.
Më sipër është një diagram skematik i procesit të fotolitografisë
(1) Ngjitje: domethënë formimi i një filmi fotorezistues me trashësi uniforme, ngjitje të fortë dhe pa defekte në vaferën e silikonit. Për të rritur ngjitjen midis filmit fotorezistues dhe meshës së silikonit, shpesh është e nevojshme që fillimisht të modifikohet sipërfaqja e meshës së silikonit me substanca të tilla si hekzametildisilazani (HMDS) dhe trimetilsilildietilamina (TMSDEA). Më pas, filmi fotorezist përgatitet me shtresë centrifugimi.
(2) Pjekja paraprake: Pas veshjes me rrotullim, filmi fotorezistues ende përmban një sasi të caktuar tretësi. Pas pjekjes në temperaturë më të lartë, tretësi mund të hiqet sa më pak. Pas pjekjes paraprake, përmbajtja e fotorezistit zvogëlohet në rreth 5%.
(3) Ekspozimi: Kjo do të thotë, fotorezisti është i ekspozuar ndaj dritës. Në këtë kohë, ndodh një fotoreaksion dhe ndodh ndryshimi i tretshmërisë midis pjesës së ndriçuar dhe asaj jo të ndriçuar.
(4) Zhvillimi dhe forcimi: Produkti është i zhytur në zhvillues. Në këtë kohë, zona e ekspozuar e fotorezistit pozitiv dhe zona e paekspozuar e fotorezistit negativ do të shpërndahen në zhvillim. Kjo paraqet një model tre-dimensional. Pas zhvillimit, çipi ka nevojë për një proces trajtimi me temperaturë të lartë për t'u bërë një film i fortë, i cili kryesisht shërben për të rritur më tej ngjitjen e fotorezistit në nënshtresë.
(5) Etching: Materiali nën fotorezist është i gdhendur. Ai përfshin gravurë të lëngshme të lagësht dhe gravurë të thatë të gaztë. Për shembull, për gravimin e lagësht të silikonit, përdoret një zgjidhje ujore acidike e acidit fluorik; për gravimin e lagësht të bakrit, përdoret një tretësirë e fortë e acidit si acidi nitrik dhe acidi sulfurik, ndërsa gravurja e thatë shpesh përdor plazmë ose rreze jonike me energji të lartë për të dëmtuar sipërfaqen e materialit dhe për ta gdhendur atë.
(6) Degumming: Më në fund, fotorezisti duhet të hiqet nga sipërfaqja e thjerrëzës. Ky hap quhet degumming.
Siguria është çështja më e rëndësishme në të gjithë prodhimin e gjysmëpërçuesve. Gazrat kryesorë të rrezikshëm dhe të dëmshëm të fotolitografisë në procesin e litografisë me çip janë si më poshtë:
1. Peroksid hidrogjeni
Peroksidi i hidrogjenit (H2O2) është një oksidant i fortë. Kontakti i drejtpërdrejtë mund të shkaktojë inflamacion dhe djegie të lëkurës dhe syve.
2. Ksileni
Ksyleni është një tretës dhe zhvillues i përdorur në litografinë negative. Është i ndezshëm dhe ka një temperaturë të ulët prej vetëm 27.3℃ (përafërsisht temperaturën e dhomës). Është shpërthyes kur përqendrimi në ajër është 1%-7%. Kontakti i përsëritur me ksilen mund të shkaktojë inflamacion të lëkurës. Avulli i ksilenit është i ëmbël, i ngjashëm me erën e ngjitjes së avionit; ekspozimi ndaj ksilenit mund të shkaktojë inflamacion të syve, hundës dhe fytit. Thithja e gazit mund të shkaktojë dhimbje koke, marramendje, humbje të oreksit dhe lodhje.
3. Heksametildisilazan (HMDS)
Heksametildisilazani (HMDS) përdoret më së shpeshti si shtresë primer për të rritur ngjitjen e fotorezistit në sipërfaqen e produktit. Është i ndezshëm dhe ka një pikë ndezjeje prej 6.7°C. Është shpërthyes kur përqendrimi në ajër është 0,8%-16%. HMDS reagon fuqishëm me ujin, alkoolin dhe acidet minerale për të çliruar amoniak.
4. Hidroksid tetrametilamoniumi
Hidroksidi i tetrametilamoniumit (TMAH) përdoret gjerësisht si një zhvillues për litografinë pozitive. Është toksik dhe gërryes. Mund të jetë fatale nëse gëlltitet ose në kontakt të drejtpërdrejtë me lëkurën. Kontakti me pluhurin ose mjegullën TMAH mund të shkaktojë inflamacion të syve, lëkurës, hundës dhe fytit. Thithja e përqendrimeve të larta të TMAH do të çojë në vdekje.
5. Klori dhe fluori
Klori (Cl2) dhe fluori (F2) përdoren të dyja në lazer excimer si burime drite ultravjollcë të thellë dhe ultravjollcë ekstreme (EUV). Të dy gazrat janë toksikë, duken të gjelbër të hapur dhe kanë një erë të fortë irrituese. Thithja e përqendrimeve të larta të këtij gazi do të çojë në vdekje. Gazi fluor mund të reagojë me ujin për të prodhuar gaz fluori hidrogjeni. Gazi i fluorit të hidrogjenit është një acid i fortë që irriton lëkurën, sytë dhe traktin respirator dhe mund të shkaktojë simptoma të tilla si djegie dhe vështirësi në frymëmarrje. Përqendrimet e larta të fluorit mund të shkaktojnë helmim në trupin e njeriut, duke shkaktuar simptoma të tilla si dhimbje koke, të vjella, diarre dhe koma.
6. Argoni
Argoni (Ar) është një gaz inert që zakonisht nuk shkakton dëm të drejtpërdrejtë në trupin e njeriut. Në rrethana normale, ajri që njerëzit thithin përmban rreth 0,93% argon dhe ky përqendrim nuk ka asnjë efekt të dukshëm në trupin e njeriut. Megjithatë, në disa raste, argoni mund të shkaktojë dëm në trupin e njeriut.
Këtu janë disa situata të mundshme: Në një hapësirë të kufizuar, përqendrimi i argonit mund të rritet, duke ulur kështu përqendrimin e oksigjenit në ajër dhe duke shkaktuar hipoksi. Kjo mund të shkaktojë simptoma të tilla si marramendje, lodhje dhe gulçim. Përveç kësaj, argoni është një gaz inert, por mund të shpërthejë nën temperaturë të lartë ose presion të lartë.
7. Neoni
Neoni (Ne) është një gaz i qëndrueshëm, pa ngjyrë dhe pa erë që nuk merr pjesë në Gazi neoni nuk është i përfshirë në procesin e frymëmarrjes së njeriut, kështu që frymëmarrja në një përqendrim të lartë të gazit neoni do të shkaktojë hipoksi. Nëse jeni në gjendje hipoksi për një kohë të gjatë, mund të përjetoni simptoma të tilla si dhimbje koke, të përziera dhe të vjella. Përveç kësaj, gazi neoni mund të reagojë me substanca të tjera nën temperaturë të lartë ose presion të lartë për të shkaktuar zjarr ose shpërthim.
8. Gaz ksenon
Gazi ksenon (Xe) është një gaz i qëndrueshëm, pa ngjyrë dhe pa erë që nuk merr pjesë në procesin e frymëmarrjes së njeriut, kështu që frymëmarrja në një përqendrim të lartë të gazit ksenon do të shkaktojë hipoksi. Nëse jeni në gjendje hipoksi për një kohë të gjatë, mund të përjetoni simptoma të tilla si dhimbje koke, të përziera dhe të vjella. Përveç kësaj, gazi neoni mund të reagojë me substanca të tjera nën temperaturë të lartë ose presion të lartë për të shkaktuar zjarr ose shpërthim.
9. Gazi kripton
Gazi kripton (Kr) është një gaz i qëndrueshëm, pa ngjyrë dhe pa erë që nuk merr pjesë në procesin e frymëmarrjes së njeriut, kështu që frymëmarrja në një përqendrim të lartë të gazit kripton do të shkaktojë hipoksi. Nëse jeni në gjendje hipoksi për një kohë të gjatë, mund të përjetoni simptoma të tilla si dhimbje koke, të përziera dhe të vjella. Përveç kësaj, gazi ksenon mund të reagojë me substanca të tjera nën temperaturë të lartë ose presion të lartë për të shkaktuar zjarr ose shpërthim. Frymëmarrja në një mjedis me mungesë oksigjeni mund të shkaktojë hipoksi. Nëse jeni në gjendje hipoksi për një kohë të gjatë, mund të përjetoni simptoma të tilla si dhimbje koke, të përziera dhe të vjella. Përveç kësaj, gazi kripton mund të reagojë me substanca të tjera nën temperaturë të lartë ose presion të lartë për të shkaktuar zjarr ose shpërthim.
Zgjidhje për zbulimin e gazit të rrezikshëm për industrinë e gjysmëpërçuesve
Industria e gjysmëpërçuesve përfshin prodhimin, prodhimin dhe procesin e gazeve të ndezshme, shpërthyese, toksike dhe të dëmshme. Si përdorues i gazeve në impiantet e prodhimit të gjysmëpërçuesve, çdo anëtar i stafit duhet të kuptojë të dhënat e sigurisë së gazrave të ndryshëm të rrezikshëm përpara përdorimit dhe duhet të dijë se si të merret me procedurat e emergjencës kur rrjedhin këto gazra.
Në prodhimin, prodhimin dhe ruajtjen e industrisë së gjysmëpërçuesve, për të shmangur humbjen e jetës dhe pronës të shkaktuar nga rrjedhja e këtyre gazrave të rrezikshëm, është e nevojshme instalimi i instrumenteve të zbulimit të gazit për të zbuluar gazin e synuar.
Detektorët e gazit janë bërë instrumente thelbësore të monitorimit mjedisor në industrinë e sotme gjysmëpërçuese dhe janë gjithashtu mjetet më të drejtpërdrejta të monitorimit.
Riken Keiki i ka kushtuar gjithmonë vëmendje zhvillimit të sigurt të industrisë së prodhimit të gjysmëpërçuesve, me misionin e krijimit të një mjedisi të sigurt pune për njerëzit, dhe i është përkushtuar zhvillimit të sensorëve të gazit të përshtatshëm për industrinë e gjysmëpërçuesve, duke ofruar zgjidhje të arsyeshme për probleme të ndryshme që hasin përdoruesit dhe përmirësimin e vazhdueshëm të funksioneve të produktit dhe optimizimin e sistemeve.
Koha e postimit: 16 korrik 2024