Строка навигации

Решения для термостатирования в полупроводнико-вой промышленности

Сегодня в каждом смартфоне содержится в миллион раз больше вычислительной мощности, чем было у НАСА при реализации миссии Аполлон. Благодарить за это мы должны полупроводниковую промышленность, которая вкладывает все больше мощности во все меньшее пространство, тем самым пересекая границы технически и физически осуществимого. Применяются высокоточные методы, с помощью кото-рых создаются сложные микросхемы, которые вообще можно увидеть только при большом увеличении. В полупроводниковой промышленности есть очень мало места для ошибок в прямом смысле этого слова. Многочисленные технологические этапы связаны с абсолютно точным термостатированием.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Пластина - костяк современного мира

В сегодняшней повседневной жизни практически ничего уже нет, что не требовало бы сложной электронике управления. Элементы на основе полупроводников явля-ются основой этого современного мира. Они построены на тонких дисках, называе-мых пластинами, которые сделаны из моно- или поликристаллических полупровод-никовых заготовок (слитков). Для производства микросхем, которые используются, среди прочего, в процессорах, флэш-памяти и оперативной памяти, технологиче-ские компании используют в качестве базовой платы в основном кремниевые пла-стины диаметром 300 мм и толщиной 0,9 мм. На них параллельно производятся не-сколько сотен процессоров, и они разделяются только в конце производства. В со-временных процессорах около миллиарда транзисторов умещаются на площади ног-тя. Поэтому классические методы соединения проводами и пайки уже давно не применяются в производстве. Вместо этого используются высокоточные микрохими-ческие процессы, с помощью которых микросхемы встраиваются в тончайшие моно-слои.

Протекание процесса в полупроводниковой промышленности на примере микрочи-пов

Если очень упрощенно, то можно сказать, что многие идентичные интегральные схемы наносятся на пластину с помощью различных процессов покрытия, облуче-ния, диффузии, легирования и травления. Проводящие слои наносятся и маскиру-ются светочувствительным лаком. Под воздействием света краска претерпевает химические изменения. Таким образом, освещенные участки могут быть выборочно удалены с помощью метода жидкостного химического травления. Оставшуюся маску фоторезиста затем переносят в нижележащие слои, например, посредством метода сухого травления. Получающиеся в результате канавки в материале в конце запол-няются непроводящими материалами (обычно оксидами). Оксидные выступы затем нужно удалить очень точно, чтобы контактные поверхности освободились для даль-нейшей обработки. Затем следует следующий слой. Но как уже сказано: очень упрощено.

Поскольку на самом деле, например, еще наносятся бесчисленные промежуточные слои, которые служат только для того, чтобы защищать нижележащие слои при не-которых процессах — как своего рода щит. Как только они выполнили свою задачу, их остатки можно удалять. Самый нижний слой микрочипа также состоит из тонких пластин из полупроводникового материала, которым придают различную проводи-мость (дырочный и электронный материал) с помощью целенаправленного нанесе-ния примесей (легирование), что позволяет контролировать ток путем подачи пита-ющего напряжения.

С помощью этого процесса наложения слоев примерно за три месяца и около 1500 рабочих этапов (включая проверку на дефекты и процедуру испытаний) на пла-стине диаметром 300 мм создается более 10 км токопроводов, некоторые из кото-рых имеют высоту и ширину всего в несколько атомных слоев.

Точность обработки поверхности находится в диапазоне менее нанометра, что соот-ветствует буквально нескольким атомным слоям. Это может быть достигнуто только с помощью абсолютно точных и полностью воспроизводимых процессов, в которых все факторы точно регулируются. Около четверти основных процессов относятся к жидкостным химическим методам.

Термостатирование ванн жидкостного химического травления в полупроводниковой промышленности

При жидкостном травлении твердый материал разжижается химическим раствором. Используемые растворы соответствуют материалу слоя, который необходимо уда-лить, поэтому они высокоселективны.

Чтобы достичь точности в нанометровом диапазоне, скорость травления (удаление материала за время) должна быть известна до мельчайших значений и оставаться постоянной в течение как можно большего времени. Кроме того, продукты реакции должны немедленно растворяться, чтобы не загрязнять травильный раствор. Однако в результате растворения реагентов в травильном растворе их концентрация с уве-личением количества обработанных пластин уменьшается, поэтому их необходимо регулярно обновлять. В дополнение к концентрации, температура ванны травления, в частности, оказывает прямое влияние на скорость травления, поскольку химиче-ские растворы имеют тенденцию становиться более реакционноспособными при по-вышении температуры. Кроме того, температура влияет на то, как быстро продукты реакции становятся частью раствора.

Температура ванн травления, таким образом, играет центральную роль в полупро-водниковой промышленности. Минимальные колебания температуры в ванне трав-ления уже могут привести к катастрофическим последствиям и к невозможности использования всей пластины. Поэтому для жидкостной химической обработки ис-пользуются только высокоточные и надежные системы термостатирования. Вы должны быть в состоянии поддерживать температуру с абсолютной точностью и быстро реагировать на изменения температуры. Кроме того, вы должны быстро настроить правильную температуру ванны травления при замене травильного рас-твора, чтобы обеспечить постоянный поток продукции.
 

Заключение

Производство токопроводов, размер которых в разы меньше человеческого волоса, требует абсолютной точности в диапазоне нанометра. Множество процессов в рам-ках производства полупроводников требуют точного термостатирования. За беско-нечное число отдельных этапов наносятся тонкие слои, частично закрываются, а незакрытые части снова удаляются с абсолютной точностью. Чтобы поддерживать скорость травления постоянной и предсказуемой во жидкостных химических про-цессах, ванны для травления должны поддерживаться в оптимальном диапазоне температур. Это требует использования абсолютно точных и надежных решений для контроля температуры, которые бы были идеально выверены для соответствующей области применения.

Идеально сбалансированная система термостатирования не только улучшает ре-зультаты производства, но и повышает надежность процесса, а также сокращает время производства, затраты, в том числе на техническое обслуживание. Наша опытная и сработанная команда специалистов в области термостатирования процес-сов в полупроводниковой промышленности с удовольствием ответит на ваши вопро-сы. Разумеется, мы адаптируем наши решения для термостатирования к вашим ин-дивидуальным потребностям по мере необходимости.
 

Решения для термостатирования в полупроводнико-вой промышленности
Russian
PDF - 1.3 МБ

Скачать