Производња сваког полупроводничког производа захтева стотине процеса. Цео процес производње делимо на осам корака:ваферобрада-оксидација-фотолитографија-јеткање-наношење танког филма-епитаксијални раст-дифузија-јонска имплантација.
Да бисмо вам помогли да разумете и препознате полупроводнике и сродне процесе, гураћемо чланке ВеЦхат-а у сваком издању како бисмо увели сваки од горњих корака један по један.
У претходном чланку је поменуто да у циљу заштитеваферод разних нечистоћа направљен је оксидни филм - процес оксидације. Данас ћемо разговарати о "фотолитографском процесу" фотографисања полупроводничког кола дизајна на плочици са формираним оксидним филмом.
Процес фотолитографије
1. Шта је процес фотолитографије
Фотолитографија је да направи кола и функционалне области потребне за производњу чипова.
Светлост коју емитује фотолитографска машина користи се за излагање танког филма обложеног фоторезистом кроз маску са узорком. Фоторезист ће променити своја својства након што види светлост, тако да се узорак на маски копира на танки филм, тако да танак филм има функцију дијаграма електронског кола. Ово је улога фотолитографије, слична сликању фотоапаратом. Фотографије снимљене камером штампају се на филму, док фотолитографија не гравира фотографије, већ дијаграме кола и друге електронске компоненте.
Фотолитографија је прецизна технологија микро машинске обраде
Конвенционална фотолитографија је процес који користи ултраљубичасто светло са таласном дужином од 2000 до 4500 ангстрома као носилац информација о слици и користи фоторезист као средњи (за снимање слике) медиј за постизање трансформације, преноса и обраде графике, и на крају преноси слику информације о чипу (углавном силицијумском чипу) или диелектричном слоју.
Може се рећи да је фотолитографија темељ модерне полупроводничке, микроелектронске и информатичке индустрије, а фотолитографија директно одређује ниво развоја ових технологија.
За више од 60 година од успешног проналаска интегрисаних кола 1959. године, ширина линије његове графике је смањена за око четири реда величине, а интеграција кола је побољшана за више од шест редова величине. Брзи напредак ових технологија углавном се приписује развоју фотолитографије.
(Захтјеви за технологију фотолитографије у различитим фазама развоја производње интегрисаних кола)
2. Основни принципи фотолитографије
Материјали за фотолитографију углавном се односе на фоторезисте, такође познате као фоторезисти, који су најкритичнији функционални материјали у фотолитографији. Ова врста материјала има карактеристике светлосне (укључујући видљиву светлост, ултраљубичасто светло, електронски сноп, итд.) реакције. После фотохемијске реакције, његова растворљивост се значајно мења.
Међу њима се повећава растворљивост позитивног фоторезиста у развијачу, а добијени образац је исти као и маска; негативни фоторезист је супротан, односно растворљивост се смањује или чак постаје нерастворљива након излагања развијачу, а добијени узорак је супротан маски. Области примене две врсте фоторезиста су различите. Позитивни фоторезисти се чешће користе, чинећи више од 80% укупног броја.
Горе је приказан шематски дијаграм процеса фотолитографије
(1) Лепљење: то јест, формирање фотоотпорног филма уједначене дебљине, јаке адхезије и без дефеката на силиконској плочици. Да би се побољшала адхезија између фоторезист филма и силицијумске плочице, често је потребно прво модификовати површину силицијумске плочице супстанцама као што су хексаметилдисилазан (ХМДС) и триметилсилилдиетиламин (ТМСДЕА). Затим, фоторезист филм се припрема центрифугирањем.
(2) Претходно печење: Након центрифугирања, фоторезист филм и даље садржи одређену количину растварача. Након печења на вишој температури, растварач се може уклонити што је мање могуће. Након претходног печења, садржај фоторезиста се смањује на око 5%.
(3) Експозиција: То јест, фоторезист је изложен светлости. У овом тренутку долази до фотореакције и долази до разлике у растворљивости између осветљеног и неосветљеног дела.
(4) Развој и очвршћавање: Производ је уроњен у развијач. У овом тренутку, изложено подручје позитивног фоторезиста и неекспонирано подручје негативног фоторезиста ће се растворити у развоју. Ово представља тродимензионални образац. Након развоја, чипу је потребан процес обраде на високој температури да би постао тврди филм, који углавном служи за даље побољшање пријањања фоторезиста на подлогу.
(5) Јеткање: Материјал испод фоторезиста је урезан. Укључује течно влажно нагризање и гасовито суво нагризање. На пример, за влажно нагризање силицијума користи се кисели водени раствор флуороводоничне киселине; за мокро нагризање бакра користи се раствор јаке киселине као што су азотна киселина и сумпорна киселина, док се за суво нагризање често користе плазма или високоенергетски јонски снопови за оштећење површине материјала и нагризање.
(6) Дегумирање: На крају, фоторезист треба уклонити са површине сочива. Овај корак се зове дегумирање.
Безбедност је најважније питање у целој производњи полупроводника. Главни опасни и штетни гасови фотолитографије у процесу литографије чипова су следећи:
1. Водоник пероксид
Водоник пероксид (Х2О2) је јак оксидант. Директан контакт може изазвати упалу коже и очију и опекотине.
2. Ксилен
Ксилен је растварач и развијач који се користи у негативној литографији. Запаљив је и има ниску температуру од само 27,3 ℃ (приближно собна температура). Експлозиван је када је концентрација у ваздуху 1%-7%. Поновљени контакт са ксиленом може изазвати упалу коже. Пара ксилена је слатка, слична мирису авионске чавле; излагање ксилену може изазвати упалу очију, носа и грла. Удисање гаса може изазвати главобољу, вртоглавицу, губитак апетита и умор.
3. Хексаметилдисилазан (ХМДС)
Хексаметилдисилазан (ХМДС) се најчешће користи као темељни слој за повећање адхезије фоторезиста на површини производа. Запаљив је и има тачку паљења од 6,7°Ц. Експлозиван је када је концентрација у ваздуху 0,8%-16%. ХМДС снажно реагује са водом, алкохолом и минералним киселинама и ослобађа амонијак.
4. Тетраметиламонијум хидроксид
Тетраметиламонијум хидроксид (ТМАХ) се широко користи као развијач за позитивну литографију. Токсичан је и корозиван. Може бити фаталан ако се прогута или у директном контакту са кожом. Контакт са ТМАХ прашином или маглом може изазвати упалу очију, коже, носа и грла. Удисање високих концентрација ТМАХ доводи до смрти.
5. Хлор и флуор
Хлор (Цл2) и флуор (Ф2) се користе у ексцимер ласерима као извори дубоког ултраљубичастог и екстремног ултраљубичастог (ЕУВ) светлости. Оба гаса су токсична, изгледају светло зелене и имају јак иритантан мирис. Удисање високих концентрација овог гаса ће довести до смрти. Гас флуор може да реагује са водом да би произвео гас водоник флуорида. Гас водоник-флуорид је јака киселина која иритира кожу, очи и респираторни тракт и може изазвати симптоме као што су опекотине и отежано дисање. Високе концентрације флуорида могу изазвати тровање људског тела, изазивајући симптоме као што су главобоља, повраћање, дијареја и кома.
6. Аргон
Аргон (Ар) је инертан гас који обично не изазива директну штету људском телу. У нормалним околностима, ваздух који људи удишу садржи око 0,93% аргона, а ова концентрација нема очигледан утицај на људско тело. Међутим, у неким случајевима, аргон може нанети штету људском телу.
Ево неких могућих ситуација: У скученом простору, концентрација аргона се може повећати, чиме се смањује концентрација кисеоника у ваздуху и изазива хипоксија. Ово може изазвати симптоме као што су вртоглавица, умор и кратак дах. Поред тога, аргон је инертан гас, али може експлодирати под високом температуром или високим притиском.
7. Неон
Неон (Не) је стабилан гас без боје и мириса који не учествује у Неонски гас није укључен у људски процес дисања, тако да ће удисање високе концентрације неонског гаса изазвати хипоксију. Ако сте дуже време у стању хипоксије, можете осетити симптоме као што су главобоља, мучнина и повраћање. Поред тога, неонски гас може да реагује са другим супстанцама под високом температуром или високим притиском и изазове пожар или експлозију.
8. Ксенон гас
Ксенон гас (Ксе) је стабилан гас без боје и мириса који не учествује у процесу дисања људи, па ће удисање велике концентрације гаса ксенона изазвати хипоксију. Ако сте дуже време у стању хипоксије, можете осетити симптоме као што су главобоља, мучнина и повраћање. Поред тога, неонски гас може да реагује са другим супстанцама под високом температуром или високим притиском и изазове пожар или експлозију.
9. Криптон гас
Гас криптон (Кр) је стабилан гас без боје и мириса који не учествује у процесу дисања људи, па ће удисање високе концентрације гаса криптона изазвати хипоксију. Ако сте дуже време у стању хипоксије, можете осетити симптоме као што су главобоља, мучнина и повраћање. Поред тога, гас ксенон може да реагује са другим супстанцама под високом температуром или високим притиском и изазове пожар или експлозију. Дисање у окружењу са недостатком кисеоника може изазвати хипоксију. Ако сте дуже време у стању хипоксије, можете осетити симптоме као што су главобоља, мучнина и повраћање. Поред тога, гас криптона може да реагује са другим супстанцама под високом температуром или високим притиском и изазове пожар или експлозију.
Решења за детекцију опасних гасова за индустрију полупроводника
Индустрија полупроводника укључује производњу, производњу и процес запаљивих, експлозивних, токсичних и штетних гасова. Као корисник гасова у погонима за производњу полупроводника, сваки члан особља треба да разуме безбедносне податке различитих опасних гасова пре употребе и треба да зна како да се носи са процедурама у хитним случајевима када ови гасови исцуре.
У производњи, производњи и складиштењу индустрије полупроводника, како би се избегао губитак живота и имовине изазван цурењем ових опасних гасова, неопходно је инсталирати инструменте за детекцију гаса за детекцију циљног гаса.
Детектори гаса су постали основни инструменти за праћење животне средине у данашњој индустрији полупроводника, а такође су и најдиректнији алати за праћење.
Рикен Кеики је одувек обраћао пажњу на сигуран развој индустрије производње полупроводника, са мисијом стварања безбедног радног окружења за људе, и посветио се развоју гасних сензора погодних за индустрију полупроводника, пружајући разумна решења за различите проблеме са којима се сусреће корисника, и континуирано надоградњу функција производа и оптимизацију система.
Време поста: 16. јул 2024