У галіне вытворчасці паўправаднікоў, якая імкнецца да найвышэйшай дакладнасці, каэфіцыент цеплавога пашырэння з'яўляецца адным з асноўных параметраў, якія ўплываюць на якасць прадукцыі і стабільнасць вытворчасці. На працягу ўсяго працэсу, ад фоталітаграфіі і травлення да ўпакоўкі, розніца ў каэфіцыентах цеплавога пашырэння матэрыялаў можа па-рознаму ўплываць на дакладнасць вытворчасці. Аднак гранітная аснова з яе звышнізкім каэфіцыентам цеплавога пашырэння стала ключом да вырашэння гэтай праблемы.
Працэс літаграфіі: тэрмічная дэфармацыя выклікае адхіленне малюнка
Фоталітаграфія — гэта ключавы этап вытворчасці паўправаднікоў. З дапамогай фоталітаграфічнай машыны схемы з маскі пераносяцца на паверхню пласціны, пакрытую фотарэзістам. Падчас гэтага працэсу жыццёва важна рэгуляванне тэмпературы ўнутры фоталітаграфічнай машыны і стабільнасць працоўнага стала. Возьмем, напрыклад, традыцыйныя металічныя матэрыялы. Іх каэфіцыент цеплавога пашырэння складае прыблізна 12×10⁻⁶/℃. Падчас працы фоталітаграфічнай машыны цяпло, якое выпрацоўваецца крыніцай лазернага святла, аптычнымі лінзамі і механічнымі кампанентамі, прывядзе да павышэння тэмпературы абсталявання на 5-10 ℃. Калі працоўны стол літаграфічнай машыны мае металічную аснову, аснова даўжынёй 1 метр можа выклікаць дэфармацыю пашырэння на 60-120 мкм, што прывядзе да зрушэння адноснага становішча маскі і пласціны.
У перадавых вытворчых працэсах (напрыклад, 3 нм і 2 нм) адлегласць паміж транзістарамі складае ўсяго некалькі нанаметраў. Такая нязначная цеплавая дэфармацыя дастатковая для таго, каб прывесці да няправільнага выраўноўвання фоталітаграфічнага малюнка, што прывядзе да анамальных злучэнняў транзістараў, кароткіх замыканняў або разрываў ланцугоў, а таксама да іншых праблем, якія непасрэдна прывядуць да збою функцыянавання мікрасхемы. Каэфіцыент цеплавога пашырэння гранітнай асновы складае ўсяго 0,01 мкм/°C (г.зн. (1-2) × 10⁻⁶/℃), а дэфармацыя пры тым жа змене тэмпературы складае ўсяго 1/10-1/5 ад дэфармацыі металу. Гэта можа забяспечыць стабільную апорную платформу для фоталітаграфічнай машыны, забяспечваючы дакладны перанос фоталітаграфічнага малюнка і значна паляпшаючы прыбытак ад вытворчасці мікрасхем.
Траўленне і нанясенне: уплываюць на дакладнасць памераў структуры
Траўленне і нанясенне пакрыццяў з'яўляюцца ключавымі працэсамі для стварэння трохмерных схемных структур на паверхні пласціны. Падчас працэсу траўлення рэактыўны газ уступае ў хімічную рэакцыю з паверхневым матэрыялам пласціны. Тым часам такія кампаненты, як крыніца харчавання радыёчастотных дыяпазонаў і сістэма кіравання патокам газу ўнутры абсталявання, выпрацоўваюць цяпло, што прыводзіць да павышэння тэмпературы пласціны і кампанентаў абсталявання. Калі каэфіцыент цеплавога пашырэння носьбіта пласціны або асновы абсталявання не адпавядае каэфіцыенту цеплавога пашырэння пласціны (каэфіцыент цеплавога пашырэння крэмніевага матэрыялу складае прыблізна 2,6×10⁻⁶/℃), пры змене тэмпературы ўзнікае цеплавое напружанне, якое можа выклікаць з'яўленне дробных расколін або дэфармацыі на паверхні пласціны.
Такая дэфармацыя паўплывае на глыбіню травлення і вертыкальнасць бакавой сценкі, што прывядзе да адхілення памераў вытраўленых паглыбленняў, скразных адтулін і іншых структур ад патрабаванняў канструкцыі. Падобным чынам, у працэсе нанясення тонкай плёнкі розніца ў цеплавым пашырэнні можа выклікаць унутранае напружанне ў нанясенай тонкай плёнцы, што прывядзе да такіх праблем, як расколіны і адслойванне плёнкі, што ўплывае на электрычныя характарыстыкі і доўгатэрміновую надзейнасць чыпа. Выкарыстанне гранітных асноў з каэфіцыентам цеплавога пашырэння, падобным да каэфіцыента крэмніевых матэрыялаў, можа эфектыўна знізіць цеплавое напружанне і забяспечыць стабільнасць і дакладнасць працэсаў травлення і нанясення.
Этап упакоўкі: цеплавая няроўнасць выклікае праблемы з надзейнасцю
На этапе ўпакоўкі паўправаднікоў жыццёва важная сумяшчальнасць каэфіцыентаў цеплавога пашырэння паміж чыпам і ўпаковачным матэрыялам (напрыклад, эпаксіднай смалой, керамікай і г.д.). Каэфіцыент цеплавога пашырэння крэмнію, асноўнага матэрыялу чыпаў, адносна нізкі, у той час як у большасці ўпаковачных матэрыялаў адносна высокі. Пры змене тэмпературы чыпа падчас выкарыстання ўзнікае цеплавое напружанне паміж чыпам і ўпаковачным матэрыялам з-за неадпаведнасці каэфіцыентаў цеплавога пашырэння.
Гэта цеплавое напружанне пад уздзеяннем паўторных тэмпературных цыклаў (напрыклад, нагрэву і астуджэння падчас працы чыпа) можа прывесці да стомленасці прыпоя паміж чыпам і падкладкай упакоўкі або да адвальвання злучальных правадоў на паверхні чыпа, што ў канчатковым выніку прывядзе да парушэння электрычнага злучэння чыпа. Выбіраючы матэрыялы падкладкі ўпакоўкі з каэфіцыентам цеплавога пашырэння, блізкім да каэфіцыента крэмніевых матэрыялаў, і выкарыстоўваючы гранітныя выпрабавальныя платформы з выдатнай цеплавой стабільнасцю для дакладнага выяўлення падчас працэсу ўпакоўкі, можна эфектыўна паменшыць праблему цеплавога неадпаведнасці, палепшыць надзейнасць упакоўкі і падоўжыць тэрмін службы чыпа.
Кантроль вытворчага асяроддзя: скаардынаваная стабільнасць абсталявання і вытворчых будынкаў
Акрамя непасрэднага ўплыву на вытворчы працэс, каэфіцыент цеплавога пашырэння таксама звязаны з агульным кантролем навакольнага асяроддзя на заводах па вытворчасці паўправаднікоў. У буйных цэхах па вытворчасці паўправаднікоў такія фактары, як запуск і прыпынак сістэм кандыцыянавання паветра і цеплааддача кластараў абсталявання, могуць выклікаць ваганні тэмпературы навакольнага асяроддзя. Калі каэфіцыент цеплавога пашырэння вытворчай падлогі, падставак абсталявання і іншай інфраструктуры занадта высокі, працяглыя змены тэмпературы прывядуць да расколін падлогі і зрушэння падставы абсталявання, што паўплывае на дакладнасць высокадакладнага абсталявання, такога як фоталітаграфічныя машыны і машыны для травлення.
Выкарыстоўваючы гранітныя падставы ў якасці апор абсталявання і спалучаючы іх з будаўнічымі матэрыяламі для заводаў з нізкімі каэфіцыентамі цеплавога пашырэння, можна стварыць стабільнае вытворчае асяроддзе, знізіць частату каліброўкі абсталявання і выдаткі на тэхнічнае абслугоўванне, выкліканыя цеплавой дэфармацыяй навакольнага асяроддзя, і забяспечыць доўгатэрміновую стабільную працу вытворчай лініі паўправаднікоў.
Каэфіцыент цеплавога пашырэння праходзіць праз увесь жыццёвы цыкл вытворчасці паўправаднікоў, ад выбару матэрыялу, кантролю працэсу да ўпакоўкі і выпрабаванняў. Уплыў цеплавога пашырэння неабходна строга ўлічваць на кожным этапе. Гранітныя асновы, з іх звышнізкім каэфіцыентам цеплавога пашырэння і іншымі выдатнымі ўласцівасцямі, забяспечваюць стабільную фізічную аснову для вытворчасці паўправаднікоў і становяцца важнай гарантыяй садзейнічання развіццю працэсаў вытворчасці мікрасхем у напрамку больш высокай дакладнасці.
Час публікацыі: 20 мая 2025 г.