Her yarı iletken ürünün üretimi yüzlerce işlem gerektirir. Tüm üretim sürecini sekiz adıma ayırıyoruz:gofretişleme-oksidasyon-fotolitografi-aşındırma-ince film biriktirme-epitaksiyel büyüme-difüzyon-iyon implantasyonu.
Yarı iletkenleri ve ilgili süreçleri anlamanıza ve tanımanıza yardımcı olmak için, her sayıda WeChat makalelerinde yukarıdaki adımların her birini tek tek tanıtacağız.
Bir önceki yazıda, hakların korunması amacıyla bahsedilmişti.gofretçeşitli safsızlıklardan bir oksit filmi yapıldı - oksidasyon işlemi. Bugün, oluşan oksit film ile levha üzerindeki yarı iletken tasarım devresinin fotoğraflanmasının "fotolitografi sürecini" tartışacağız.
Fotolitografi süreci
1. Fotolitografi işlemi nedir
Fotolitografi, çip üretimi için gerekli devrelerin ve fonksiyonel alanların yapılmasıdır.
Fotolitografi makinesinin yaydığı ışık, fotorezistle kaplanmış ince filmi desenli bir maske aracılığıyla açığa çıkarmak için kullanılır. Fotorezist, ışığı gördükten sonra özelliklerini değiştirecek, böylece maske üzerindeki desen ince filme kopyalanacak ve böylece ince film bir elektronik devre şeması işlevine sahip olacaktır. Bu, fotoğraf makinesiyle fotoğraf çekmeye benzer şekilde fotolitografinin rolüdür. Kamera tarafından çekilen fotoğraflar film üzerine basılırken, fotolitografi fotoğrafları değil devre şemalarını ve diğer elektronik bileşenleri kazımaktadır.
Fotolitografi hassas bir mikro işleme teknolojisidir
Geleneksel fotolitografi, görüntü bilgi taşıyıcısı olarak 2000 ila 4500 angstrom dalga boyuna sahip ultraviyole ışık kullanan ve grafiklerin dönüştürülmesini, aktarılmasını ve işlenmesini sağlamak için ara (görüntü kayıt) ortamı olarak fotorezisti kullanan ve son olarak görüntüyü ileten bir işlemdir. bilgileri çipe (çoğunlukla silikon çip) veya dielektrik katmana iletir.
Fotolitografinin modern yarı iletken, mikroelektronik ve bilgi endüstrilerinin temeli olduğu ve fotolitografinin bu teknolojilerin gelişim düzeyini doğrudan belirlediği söylenebilir.
1959'da entegre devrelerin başarılı bir şekilde icat edilmesinden bu yana geçen 60 yıldan fazla bir süre içinde, grafiklerinin çizgi genişliği yaklaşık dört kat azaltıldı ve devre entegrasyonu altı kattan fazla geliştirildi. Bu teknolojilerin hızlı ilerlemesi esas olarak fotolitografinin gelişmesine bağlanmaktadır.
(Entegre devre imalatının çeşitli gelişim aşamalarında fotolitografi teknolojisi için gereksinimler)
2. Fotolitografinin temel ilkeleri
Fotolitografi malzemeleri genellikle fotolitografide en kritik fonksiyonel malzemeler olan fotorezistler olarak da bilinen fotorezistleri ifade eder. Bu tür malzeme, ışık (görünür ışık, ultraviyole ışık, elektron ışını vb. dahil) reaksiyonunun özelliklerine sahiptir. Fotokimyasal reaksiyondan sonra çözünürlüğü önemli ölçüde değişir.
Bunlar arasında pozitif fotorezistin geliştiricideki çözünürlüğü artar ve elde edilen desen maske ile aynıdır; negatif fotorezist ise bunun tersidir, yani geliştiriciye maruz kaldıktan sonra çözünürlük azalır, hatta çözünmez hale gelir ve elde edilen desen maskenin tersidir. İki tip fotorezistin uygulama alanları farklıdır. Pozitif fotorezistler daha yaygın olarak kullanılır ve toplamın %80'inden fazlasını oluşturur.
Yukarıdaki fotolitografi sürecinin şematik bir diyagramıdır
(1) Yapıştırma:
Yani, eşit kalınlıkta, güçlü yapışmaya sahip ve silikon levha üzerinde hiçbir kusur olmayan bir fotorezist film oluşturmak. Fotorezist film ile silikon levha arasındaki yapışmayı arttırmak için genellikle öncelikle silikon levhanın yüzeyini heksametildisilazan (HMDS) ve trimetilsilildietilamin (TMSDEA) gibi maddelerle değiştirmek gerekir. Daha sonra fotorezist film döndürerek kaplama ile hazırlanır.
(2) Ön pişirme:
Döndürerek kaplamadan sonra fotorezist film hala belirli miktarda solvent içerir. Daha yüksek sıcaklıkta pişirildikten sonra solvent mümkün olduğu kadar az uzaklaştırılabilir. Ön pişirmeden sonra fotorezistin içeriği yaklaşık %5'e düşürülür.
(3) Maruz kalma:
Yani fotorezist ışığa maruz kalır. Bu sırada bir fotoreaksiyon meydana gelir ve aydınlatılan kısım ile aydınlatılmayan kısım arasında çözünürlük farkı oluşur.
(4) Geliştirme ve sertleşme:
Ürün geliştiriciye daldırılır. Bu sırada pozitif fotorezistin açıkta kalan alanı ve negatif fotorezistin açıkta kalmayan alanı gelişimde çözülecektir. Bu üç boyutlu bir desen sunar. Geliştirildikten sonra çipin sert bir film haline gelmesi için yüksek sıcaklıkta bir işlem sürecine ihtiyacı vardır; bu, esas olarak fotorezistin alt tabakaya yapışmasını daha da arttırmaya hizmet eder.
(5) Dağlama:
Fotorezistin altındaki malzeme kazınmıştır. Sıvı ıslak aşındırma ve gazlı kuru aşındırma içerir. Örneğin, silikonun ıslak aşındırılması için asidik sulu bir hidroflorik asit çözeltisi kullanılır; bakırın ıslak aşındırılması için nitrik asit ve sülfürik asit gibi güçlü bir asit çözeltisi kullanılırken, kuru aşındırma genellikle malzemenin yüzeyine zarar vermek ve onu aşındırmak için plazma veya yüksek enerjili iyon ışınlarını kullanır.
(6) Zamk giderme:
Son olarak fotorezistin lens yüzeyinden çıkarılması gerekir. Bu adıma zamk giderme denir.
Güvenlik, tüm yarı iletken üretiminde en önemli konudur. Çip litografi işleminde başlıca tehlikeli ve zararlı fotolitografi gazları şunlardır:
1. Hidrojen peroksit
Hidrojen peroksit (H2O2) güçlü bir oksidandır. Doğrudan temas cilt ve göz iltihabına ve yanıklara neden olabilir.
2. Ksilen
Ksilen, negatif litografide kullanılan bir çözücü ve geliştiricidir. Yanıcıdır ve yalnızca 27,3°C'lik (yaklaşık oda sıcaklığı) düşük bir sıcaklığa sahiptir. Havadaki konsantrasyonu %1-%7 olduğunda patlayıcıdır. Ksilen ile tekrarlanan temas cilt iltihabına neden olabilir. Ksilen buharı tatlıdır, uçak raptiyesinin kokusuna benzer; Ksilene maruz kalma gözlerde, burunda ve boğazda iltihaplanmaya neden olabilir. Gazın solunması baş ağrısına, baş dönmesine, iştah kaybına ve yorgunluğa neden olabilir.
3. Heksametildisilazan (HMDS)
Heksametildisilazan (HMDS), fotorezistin ürün yüzeyine yapışmasını arttırmak için en yaygın olarak astar tabakası olarak kullanılır. Yanıcıdır ve parlama noktası 6,7°C'dir. Havadaki konsantrasyonu %0,8-%16 olduğunda patlayıcıdır. HMDS su, alkol ve mineral asitlerle güçlü bir şekilde reaksiyona girerek amonyak açığa çıkarır.
4. Tetrametilamonyum hidroksit
Tetrametilamonyum hidroksit (TMAH), pozitif litografi için geliştirici olarak yaygın şekilde kullanılır. Zehirli ve aşındırıcıdır. Yutulması veya ciltle doğrudan teması halinde ölümcül olabilir. TMAH tozu veya buğusu ile temas, gözlerde, ciltte, burunda ve boğazda iltihaplanmalara neden olabilir. Yüksek konsantrasyonda TMAH'ın solunması ölüme yol açacaktır.
5. Klor ve flor
Klor (Cl2) ve florin (F2) her ikisi de excimer lazerlerde derin ultraviyole ve aşırı ultraviyole (EUV) ışık kaynakları olarak kullanılır. Her iki gaz da zehirlidir, açık yeşil görünür ve güçlü, tahriş edici bir kokuya sahiptir. Bu gazın yüksek konsantrasyonlarda solunması ölüme yol açacaktır. Flor gazı su ile reaksiyona girerek hidrojen florür gazı üretebilir. Hidrojen florür gazı, cildi, gözleri ve solunum yollarını tahriş eden, yanık ve nefes almada zorluk gibi semptomlara neden olabilen güçlü bir asittir. Yüksek florür konsantrasyonları insan vücudunda zehirlenmeye neden olarak baş ağrısı, kusma, ishal ve koma gibi semptomlara neden olabilir.
6. Argon
Argon (Ar), genellikle insan vücuduna doğrudan zarar vermeyen inert bir gazdır. Normal şartlarda insanların soluduğu hava yaklaşık %0,93 oranında argon içerir ve bu konsantrasyonun insan vücudu üzerinde belirgin bir etkisi yoktur. Ancak bazı durumlarda argon insan vücuduna zarar verebilir.
Bazı olası durumlar şunlardır: Kapalı bir alanda argon konsantrasyonu artabilir, dolayısıyla havadaki oksijen konsantrasyonu azalarak hipoksiye neden olabilir. Bu, baş dönmesi, yorgunluk ve nefes darlığı gibi semptomlara neden olabilir. Ayrıca argon inert bir gazdır ancak yüksek sıcaklık veya yüksek basınç altında patlayabilir.
7. Neon
Neon (Ne) stabil, renksiz ve kokusuz bir gazdır ve neon gazı insan solunum sürecine dahil değildir, bu nedenle yüksek konsantrasyonda neon gazının solunması hipoksiye neden olur. Uzun süre hipoksi durumundaysanız baş ağrısı, mide bulantısı ve kusma gibi belirtilerle karşılaşabilirsiniz. Ayrıca neon gazı, yüksek sıcaklık veya yüksek basınç altında diğer maddelerle reaksiyona girerek yangına veya patlamaya neden olabilir.
8. Ksenon gazı
Ksenon gazı (Xe), insanın solunum sürecine katılmayan, stabil, renksiz ve kokusuz bir gazdır, dolayısıyla yüksek konsantrasyonda ksenon gazının solunması hipoksiye neden olur. Uzun süre hipoksi durumundaysanız baş ağrısı, mide bulantısı ve kusma gibi belirtilerle karşılaşabilirsiniz. Ayrıca neon gazı, yüksek sıcaklık veya yüksek basınç altında diğer maddelerle reaksiyona girerek yangına veya patlamaya neden olabilir.
9. Kripton gazı
Kripton gazı (Kr), insanın solunum sürecine katılmayan, stabil, renksiz ve kokusuz bir gazdır, bu nedenle yüksek konsantrasyonda kripton gazının solunması hipoksiye neden olur. Uzun süre hipoksi durumundaysanız baş ağrısı, mide bulantısı ve kusma gibi belirtilerle karşılaşabilirsiniz. Ayrıca ksenon gazı yüksek sıcaklık veya yüksek basınç altında diğer maddelerle reaksiyona girerek yangına veya patlamaya neden olabilir. Oksijen yoksunluğu olan bir ortamda nefes almak hipoksiye neden olabilir. Uzun süre hipoksi durumundaysanız baş ağrısı, mide bulantısı ve kusma gibi belirtilerle karşılaşabilirsiniz. Ayrıca kripton gazı yüksek sıcaklık veya yüksek basınç altında diğer maddelerle reaksiyona girerek yangına veya patlamaya neden olabilir.
Yarı iletken endüstrisi için tehlikeli gaz algılama çözümleri
Yarı iletken endüstrisi yanıcı, patlayıcı, zehirli ve zararlı gazların üretimini, imalatını ve sürecini içerir. Yarı iletken üretim tesislerinde gazların kullanıcısı olarak her personel, çeşitli tehlikeli gazların güvenlik verilerini kullanımdan önce anlamalı ve bu gazlar sızdığında acil durum prosedürleriyle nasıl başa çıkılacağını bilmelidir.
Yarı iletken sektöründe üretim, imalat ve depolamada bu tehlikeli gazların sızıntısından kaynaklanan can ve mal kayıplarını önlemek için hedef gazı tespit edecek gaz algılama cihazlarının kurulması gerekmektedir.
Gaz dedektörleri günümüzün yarı iletken endüstrisinde temel çevresel izleme araçları haline gelmiştir ve aynı zamanda en doğrudan izleme araçlarıdır.
Riken Keiki, insanlar için güvenli bir çalışma ortamı yaratma misyonuyla her zaman yarı iletken imalat endüstrisinin güvenli gelişimine önem vermiş ve kendisini yarı iletken endüstrisine uygun gaz sensörleri geliştirmeye adamış ve karşılaşılan çeşitli sorunlara makul çözümler sunmuştur. kullanıcılar ve ürün işlevlerini sürekli olarak yükseltmek ve sistemleri optimize etmek.
Gönderim zamanı: Temmuz-16-2024