Utengenezaji wa kila bidhaa ya semiconductor unahitaji mamia ya michakato. Tunagawanya mchakato mzima wa utengenezaji katika hatua nane:kakiusindikaji-oxidation-photolithography-etching-thin film utuaji-epitaxial ukuaji-uenezaji-ioni upandikizaji.
Ili kukusaidia kuelewa na kutambua semiconductors na michakato inayohusiana, tutasukuma makala ya WeChat katika kila toleo ili kutambulisha kila moja ya hatua zilizo hapo juu moja baada ya nyingine.
Katika makala iliyotangulia, ilitajwa kuwa ili kulindakakikutoka kwa uchafu mbalimbali, filamu ya oksidi ilitengenezwa - mchakato wa oxidation. Leo tutajadili "mchakato wa upigaji picha" wa kupiga picha ya mzunguko wa muundo wa semiconductor kwenye kaki na filamu ya oksidi iliyoundwa.
Mchakato wa kupiga picha
1. Mchakato wa kupiga picha ni nini
Upigaji picha ni kutengeneza saketi na maeneo ya kazi yanayohitajika kwa utengenezaji wa chip.
Mwangaza unaotolewa na mashine ya upigaji picha hutumika kufichua filamu nyembamba iliyopakwa mpiga picha kupitia kinyago chenye muundo. Photoresist itabadilisha mali zake baada ya kuona mwanga, ili muundo kwenye mask unakiliwa kwenye filamu nyembamba, ili filamu nyembamba iwe na kazi ya mchoro wa mzunguko wa umeme. Hili ni jukumu la upigaji picha, sawa na kuchukua picha na kamera. Picha zilizochukuliwa na kamera zimechapishwa kwenye filamu, wakati photolithography haichongi picha, lakini michoro ya mzunguko na vipengele vingine vya elektroniki.
Photolithography ni teknolojia sahihi ya micro-machining
Upigaji picha wa kawaida ni mchakato unaotumia nuru ya urujuani yenye urefu wa mawimbi ya 2000 hadi 4500 kama kibeba taarifa za picha, na hutumia mpito wa picha kama njia ya kati (ya kurekodi picha) kufikia mabadiliko, uhamisho na usindikaji wa michoro, na hatimaye kupitisha picha. habari kwa chip (hasa chip ya silicon) au safu ya dielectric.
Inaweza kusema kuwa upigaji picha ni msingi wa semiconductor ya kisasa, microelectronics, na tasnia ya habari, na photolithografia huamua moja kwa moja kiwango cha maendeleo ya teknolojia hizi.
Katika zaidi ya miaka 60 tangu uvumbuzi wa mafanikio wa nyaya zilizounganishwa mwaka wa 1959, upana wa mstari wa graphics wake umepunguzwa kwa amri nne za ukubwa, na ushirikiano wa mzunguko umeboreshwa na maagizo zaidi ya sita ya ukubwa. Maendeleo ya haraka ya teknolojia hizi yanahusishwa hasa na maendeleo ya upigaji picha.
(Mahitaji ya teknolojia ya upigaji picha katika hatua mbalimbali za maendeleo ya utengenezaji wa mzunguko jumuishi)
2. Kanuni za msingi za photolithography
Nyenzo za kupiga picha kwa ujumla hurejelea wapiga picha, wanaojulikana pia kama wapiga picha, ambao ni nyenzo muhimu zaidi za utendakazi katika upigaji picha. Aina hii ya nyenzo ina sifa za mwanga (ikiwa ni pamoja na mwanga unaoonekana, mwanga wa ultraviolet, boriti ya elektroni, nk) majibu. Baada ya mmenyuko wa photochemical, umumunyifu wake hubadilika sana.
Miongoni mwao, umumunyifu wa photoresist chanya katika msanidi huongezeka, na muundo uliopatikana ni sawa na mask; photoresist hasi ni kinyume chake, yaani, umumunyifu hupungua au hata huwa haupatikani baada ya kuwa wazi kwa msanidi programu, na muundo uliopatikana ni kinyume na mask. Mashamba ya maombi ya aina mbili za photoresists ni tofauti. Wapiga picha chanya hutumiwa mara nyingi zaidi, wakihesabu zaidi ya 80% ya jumla.
Hapo juu ni mchoro wa mchoro wa mchakato wa photolithography
(1) Gluing: yaani, kutengeneza filamu ya photoresist na unene sare, kujitoa kwa nguvu na hakuna kasoro kwenye kaki ya silicon. Ili kuimarisha mshikamano kati ya filamu ya kupiga picha na kaki ya silicon, mara nyingi ni muhimu kwanza kurekebisha uso wa kaki ya silicon na vitu kama vile hexamethyldisilazane (HMDS) na trimethylsilyldiethylamine (TMSDEA). Kisha, filamu ya photoresist imeandaliwa na mipako ya spin.
(2) Kuoka kabla: Baada ya mipako ya spin, filamu ya photoresist bado ina kiasi fulani cha kutengenezea. Baada ya kuoka kwa joto la juu, kutengenezea kunaweza kuondolewa kidogo iwezekanavyo. Baada ya kuoka kabla, yaliyomo kwenye photoresist hupunguzwa hadi karibu 5%.
(3) Mfiduo: Hiyo ni, mpiga picha huwa wazi kwa mwanga. Kwa wakati huu, upigaji picha hutokea, na tofauti ya umumunyifu kati ya sehemu iliyoangaziwa na sehemu isiyo na mwanga hutokea.
(4) Ukuzaji na ugumu: Bidhaa imeingizwa ndani ya msanidi programu. Kwa wakati huu, eneo lililo wazi la mpiga picha chanya na eneo lisilo wazi la mpiga picha hasi litayeyuka katika maendeleo. Hii inatoa muundo wa pande tatu. Baada ya maendeleo, chip inahitaji mchakato wa matibabu ya joto la juu ili kuwa filamu ngumu, ambayo hutumikia zaidi kuimarisha mshikamano wa photoresist kwenye substrate.
(5) Etching: Nyenzo chini ya photoresist ni etched. Inajumuisha etching ya unyevu wa kioevu na etching kavu ya gesi. Kwa mfano, kwa etching ya mvua ya silicon, suluhisho la maji ya asidi ya asidi hidrofloriki hutumiwa; kwa kuchomwa kwa shaba kwa maji, suluhisho la asidi kali kama vile asidi ya nitriki na asidi ya sulfuriki hutumiwa, wakati etching kavu mara nyingi hutumia plasma au mihimili ya ioni ya nishati ili kuharibu uso wa nyenzo na kuiweka.
(6) Degumming: Hatimaye, mpiga picha anahitaji kuondolewa kutoka kwenye uso wa lenzi. Hatua hii inaitwa degumming.
Usalama ni suala muhimu zaidi katika uzalishaji wote wa semiconductor. Gesi kuu za hatari na hatari za upigaji picha katika mchakato wa lithography ya chip ni kama ifuatavyo.
1. Peroxide ya hidrojeni
Peroxide ya hidrojeni (H2O2) ni kioksidishaji chenye nguvu. Kugusa moja kwa moja kunaweza kusababisha kuvimba kwa ngozi na macho na kuchoma.
2. Xylene
Xylene ni kutengenezea na msanidi kutumika katika lithography hasi. Inaweza kuwaka na ina joto la chini la 27.3 ℃ tu (takriban joto la chumba). Inalipuka wakati mkusanyiko katika hewa ni 1% -7%. Kugusa mara kwa mara na zilini kunaweza kusababisha kuvimba kwa ngozi. Mvuke wa Xylene ni tamu, sawa na harufu ya tack ya ndege; yatokanayo na zilini inaweza kusababisha kuvimba kwa macho, pua na koo. Kuvuta pumzi ya gesi kunaweza kusababisha maumivu ya kichwa, kizunguzungu, kupoteza hamu ya kula na uchovu.
3. Hexamethyldisilazane (HMDS)
Hexamethyldisilazane (HMDS) hutumiwa zaidi kama safu ya utangulizi ili kuongeza mshikamano wa mpiga picha kwenye uso wa bidhaa. Inaweza kuwaka na ina mwako wa 6.7°C. Inalipuka wakati mkusanyiko katika hewa ni 0.8% -16%. HMDS humenyuka kwa nguvu ikiwa na maji, pombe na asidi ya madini kutoa amonia.
4. Tetramethylammonium hidroksidi
Tetramethylammonium hidroksidi (TMAH) hutumika sana kama msanidi wa lithography chanya. Ni sumu na babuzi. Inaweza kuwa mbaya ikiwa imemeza au inagusa moja kwa moja na ngozi. Kugusana na vumbi au ukungu wa TMAH kunaweza kusababisha kuvimba kwa macho, ngozi, pua na koo. Kuvuta pumzi yenye viwango vya juu vya TMAH kutasababisha kifo.
5. Klorini na fluorine
Klorini (Cl2) na florini (F2) zote hutumika katika leza za excimer kama vyanzo vya mwanga vya urujuanimno vilivyo na urujuanimno uliokithiri (EUV). Gesi zote mbili ni sumu, zinaonekana kijani kibichi, na zina harufu kali ya kuwasha. Kuvuta pumzi yenye viwango vya juu vya gesi hii kutasababisha kifo. Gesi ya florini inaweza kujibu pamoja na maji kutoa gesi ya floridi hidrojeni. Gesi ya floridi hidrojeni ni asidi kali ambayo inakera ngozi, macho na njia ya upumuaji na inaweza kusababisha dalili kama vile kuungua na kupumua kwa shida. Mkusanyiko mkubwa wa floridi unaweza kusababisha sumu kwa mwili wa binadamu, na kusababisha dalili kama vile maumivu ya kichwa, kutapika, kuhara, na kukosa fahamu.
6. Argon
Argon (Ar) ni gesi ajizi ambayo kwa kawaida haina kusababisha madhara ya moja kwa moja kwa mwili wa binadamu. Katika hali ya kawaida, hewa watu kupumua ina kuhusu 0.93% argon, na mkusanyiko huu haina athari dhahiri juu ya mwili wa binadamu. Hata hivyo, katika baadhi ya matukio, argon inaweza kusababisha madhara kwa mwili wa binadamu.
Hapa kuna baadhi ya hali zinazowezekana: Katika nafasi iliyofungwa, mkusanyiko wa argon unaweza kuongezeka, na hivyo kupunguza mkusanyiko wa oksijeni katika hewa na kusababisha hypoxia. Hii inaweza kusababisha dalili kama vile kizunguzungu, uchovu, na upungufu wa kupumua. Kwa kuongeza, argon ni gesi ya inert, lakini inaweza kulipuka chini ya joto la juu au shinikizo la juu.
7. Neon
Neon (Ne) ni gesi imara, isiyo na rangi na isiyo na harufu ambayo haishiriki katika Gesi ya neon haishiriki katika mchakato wa kupumua kwa binadamu, hivyo kupumua kwa mkusanyiko mkubwa wa gesi ya neon kutasababisha hypoxia. Ikiwa uko katika hali ya hypoxia kwa muda mrefu, unaweza kupata dalili kama vile maumivu ya kichwa, kichefuchefu, na kutapika. Kwa kuongeza, gesi ya neon inaweza kujibu pamoja na vitu vingine chini ya joto la juu au shinikizo la juu kusababisha moto au mlipuko.
8. Gesi ya Xenon
Gesi ya Xenon (Xe) ni gesi imara, isiyo na rangi na isiyo na harufu ambayo haishiriki katika mchakato wa kupumua kwa binadamu, hivyo kupumua kwa mkusanyiko mkubwa wa gesi ya xenon kutasababisha hypoxia. Ikiwa uko katika hali ya hypoxia kwa muda mrefu, unaweza kupata dalili kama vile maumivu ya kichwa, kichefuchefu, na kutapika. Kwa kuongeza, gesi ya neon inaweza kujibu pamoja na vitu vingine chini ya joto la juu au shinikizo la juu kusababisha moto au mlipuko.
9. Gesi ya Krypton
Gesi ya Krypton (Kr) ni gesi imara, isiyo na rangi na isiyo na harufu ambayo haishiriki katika mchakato wa kupumua kwa binadamu, hivyo kupumua kwa mkusanyiko mkubwa wa gesi ya krypton itasababisha hypoxia. Ikiwa uko katika hali ya hypoxia kwa muda mrefu, unaweza kupata dalili kama vile maumivu ya kichwa, kichefuchefu, na kutapika. Kwa kuongeza, gesi ya xenon inaweza kujibu pamoja na vitu vingine chini ya joto la juu au shinikizo la juu kusababisha moto au mlipuko. Kupumua katika mazingira yenye upungufu wa oksijeni kunaweza kusababisha hypoxia. Ikiwa uko katika hali ya hypoxia kwa muda mrefu, unaweza kupata dalili kama vile maumivu ya kichwa, kichefuchefu, na kutapika. Kwa kuongeza, gesi ya kryptoni inaweza kujibu pamoja na vitu vingine chini ya joto la juu au shinikizo la juu kusababisha moto au mlipuko.
Suluhisho za kugundua gesi hatari kwa tasnia ya semiconductor
Sekta ya semiconductor inahusisha uzalishaji, utengenezaji na mchakato wa gesi zinazoweza kuwaka, zinazolipuka, zenye sumu na hatari. Kama mtumiaji wa gesi katika mitambo ya kutengeneza semiconductor, kila mfanyakazi anapaswa kuelewa data ya usalama ya gesi hatari mbalimbali kabla ya kuzitumia, na anapaswa kujua jinsi ya kushughulikia taratibu za dharura wakati gesi hizi zinavuja.
Katika uzalishaji, utengenezaji na uhifadhi wa tasnia ya semiconductor, ili kuzuia upotezaji wa maisha na mali unaosababishwa na uvujaji wa gesi hizi hatari, ni muhimu kufunga vyombo vya kugundua gesi ili kugundua gesi inayolengwa.
Vigunduzi vya gesi vimekuwa vyombo muhimu vya ufuatiliaji wa mazingira katika tasnia ya kisasa ya semiconductor, na pia ni zana za ufuatiliaji wa moja kwa moja.
Riken Keiki amekuwa akizingatia kila wakati maendeleo salama ya tasnia ya utengenezaji wa semiconductor, na dhamira ya kuunda mazingira salama ya kufanya kazi kwa watu, na amejitolea kukuza sensorer za gesi zinazofaa kwa tasnia ya semiconductor, kutoa suluhisho la busara kwa shida mbali mbali zinazokabili. watumiaji, na kuendelea kuboresha utendaji wa bidhaa na mifumo ya kuboresha.
Muda wa kutuma: Jul-16-2024