ang
Sa larangan ng pagmamanupaktura ng semiconductor, na naghahangad ng sukdulang katumpakan, ang koepisyent ng thermal expansion ay isa sa mga pangunahing parametro na nakakaapekto sa kalidad ng produkto at katatagan ng produksyon. Sa buong proseso mula sa photolithography, etching hanggang sa packaging, ang mga pagkakaiba sa mga koepisyent ng thermal expansion ng mga materyales ay maaaring makagambala sa katumpakan ng pagmamanupaktura sa iba't ibang paraan. Gayunpaman, ang granite base, na may napakababang thermal expansion coefficient nito, ay naging susi sa paglutas ng problemang ito.
Proseso ng Litograpiya: Ang thermal deformation ay nagdudulot ng paglihis ng pattern
Ang photolithography ay isang pangunahing hakbang sa paggawa ng semiconductor. Sa pamamagitan ng isang makinang photolithography, ang mga pattern ng circuit sa mask ay inililipat sa ibabaw ng wafer na pinahiran ng photoresist. Sa prosesong ito, ang thermal management sa loob ng makinang photolithography at ang katatagan ng worktable ay napakahalaga. Kunin nating halimbawa ang mga tradisyonal na materyales na metal. Ang kanilang coefficient of thermal expansion ay humigit-kumulang 12×10⁻⁶/℃. Sa panahon ng pagpapatakbo ng makinang photolithography, ang init na nalilikha ng pinagmumulan ng laser light, optical lenses, at mga mekanikal na bahagi ay magdudulot ng pagtaas ng temperatura ng kagamitan ng 5-10 ℃. Kung ang worktable ng makinang lithography ay gumagamit ng metal base, ang isang 1-metrong haba na base ay maaaring magdulot ng expansion deformation na 60-120 μm, na hahantong sa pagbabago ng relatibong posisyon sa pagitan ng mask at ng wafer.
Sa mga advanced na proseso ng pagmamanupaktura (tulad ng 3nm at 2nm), ang pagitan ng transistor ay ilang nanometer lamang. Ang ganitong kaliit na thermal deformation ay sapat na upang maging sanhi ng hindi pagkakahanay ng pattern ng photolithography, na humahantong sa mga abnormal na koneksyon ng transistor, mga short circuit o open circuit, at iba pang mga isyu, na direktang nagreresulta sa pagkabigo ng mga function ng chip. Ang thermal expansion coefficient ng granite base ay kasingbaba ng 0.01μm/°C (ibig sabihin, (1-2) ×10⁻⁶/℃), at ang deformation sa ilalim ng parehong pagbabago ng temperatura ay 1/10-1/5 lamang ng sa metal. Maaari itong magbigay ng isang matatag na load-bearing platform para sa photolithography machine, na tinitiyak ang tumpak na paglipat ng pattern ng photolithography at makabuluhang nagpapabuti sa ani ng paggawa ng chip.
Pag-ukit at pagdeposito: Nakakaapekto sa katumpakan ng dimensyon ng istraktura
Ang pag-ukit at pagdeposito ang mga pangunahing proseso para sa pagbuo ng mga three-dimensional na istruktura ng circuit sa ibabaw ng wafer. Sa proseso ng pag-ukit, ang reactive gas ay sumasailalim sa isang kemikal na reaksyon sa materyal sa ibabaw ng wafer. Samantala, ang mga bahagi tulad ng RF power supply at gas flow control sa loob ng kagamitan ay lumilikha ng init, na nagiging sanhi ng pagtaas ng temperatura ng wafer at mga bahagi ng kagamitan. Kung ang coefficient of thermal expansion ng wafer carrier o base ng kagamitan ay hindi tumutugma sa wafer (ang coefficient of thermal expansion ng materyal na silicon ay humigit-kumulang 2.6×10⁻⁶/℃), ang thermal stress ay mabubuo kapag nagbago ang temperatura, na maaaring magdulot ng maliliit na bitak o pagbaluktot sa ibabaw ng wafer.
Ang ganitong uri ng deformasyon ay makakaapekto sa lalim ng pag-ukit at sa bertikalidad ng dingding sa gilid, na magiging sanhi ng paglihis ng mga sukat ng mga inukit na uka, sa mga butas at iba pang istruktura mula sa mga kinakailangan sa disenyo. Gayundin, sa proseso ng pagdedeposito ng manipis na pelikula, ang pagkakaiba sa thermal expansion ay maaaring magdulot ng panloob na stress sa idinepositong manipis na pelikula, na humahantong sa mga problema tulad ng pagbibitak at pagbabalat ng pelikula, na nakakaapekto sa electrical performance at pangmatagalang pagiging maaasahan ng chip. Ang paggamit ng mga granite base na may thermal expansion coefficient na katulad ng sa mga materyales na silicon ay maaaring epektibong mabawasan ang thermal stress at matiyak ang katatagan at katumpakan ng mga proseso ng pag-ukit at deposition.
Yugto ng pag-iimpake: Ang hindi pagtutugma ng init ay nagdudulot ng mga isyu sa pagiging maaasahan
Sa yugto ng semiconductor packaging, ang pagiging tugma ng mga thermal expansion coefficients sa pagitan ng chip at ng materyal ng packaging (tulad ng epoxy resin, ceramics, atbp.) ay napakahalaga. Ang thermal expansion coefficient ng silicon, ang pangunahing materyal ng mga chip, ay medyo mababa, habang ang sa karamihan ng mga materyales sa packaging ay medyo mataas. Kapag nagbago ang temperatura ng chip habang ginagamit, magaganap ang thermal stress sa pagitan ng chip at ng materyal ng packaging dahil sa hindi pagtutugma ng mga thermal expansion coefficients.
Ang thermal stress na ito, sa ilalim ng epekto ng paulit-ulit na mga siklo ng temperatura (tulad ng pag-init at paglamig habang ginagamit ang chip), ay maaaring humantong sa pagkabasag ng mga joint ng panghinang sa pagitan ng chip at ng substrate ng packaging, o maging sanhi ng pagkahulog ng mga bonding wire sa ibabaw ng chip, na sa huli ay magreresulta sa pagkabigo ng koneksyon ng kuryente ng chip. Sa pamamagitan ng pagpili ng mga materyales ng substrate ng packaging na may thermal expansion coefficient na malapit sa mga materyales na silicon at paggamit ng mga granite test platform na may mahusay na thermal stability para sa pagtuklas ng katumpakan habang isinasagawa ang proseso ng packaging, ang problema ng thermal mismatch ay maaaring epektibong mabawasan, ang pagiging maaasahan ng packaging ay maaaring mapabuti, at ang buhay ng serbisyo ng chip ay maaaring pahabain.
Kontrol sa kapaligiran ng produksyon: Ang koordinadong katatagan ng kagamitan at mga gusali ng pabrika
Bukod sa direktang epekto sa proseso ng pagmamanupaktura, ang koepisyent ng thermal expansion ay may kaugnayan din sa pangkalahatang kontrol sa kapaligiran ng mga pabrika ng semiconductor. Sa malalaking workshop sa produksyon ng semiconductor, ang mga salik tulad ng pagsisimula at paghinto ng mga sistema ng air conditioning at ang pagkawala ng init ng mga kumpol ng kagamitan ay maaaring magdulot ng mga pagbabago-bago sa temperatura ng kapaligiran. Kung ang koepisyent ng thermal expansion ng sahig ng pabrika, mga base ng kagamitan, at iba pang imprastraktura ay masyadong mataas, ang pangmatagalang pagbabago ng temperatura ay magiging sanhi ng pagbibitak ng sahig at paggalaw ng pundasyon ng kagamitan, sa gayon ay makakaapekto sa katumpakan ng mga kagamitang may katumpakan tulad ng mga makinang photolithography at mga makinang etching.
Sa pamamagitan ng paggamit ng mga base ng granite bilang suporta sa kagamitan at pagsasama-sama ng mga ito sa mga materyales sa paggawa ng pabrika na may mababang thermal expansion coefficients, maaaring malikha ang isang matatag na kapaligiran sa produksyon, na binabawasan ang dalas ng pagkakalibrate ng kagamitan at mga gastos sa pagpapanatili na dulot ng environmental thermal deformation, at tinitiyak ang pangmatagalang matatag na operasyon ng linya ng produksyon ng semiconductor.
Ang koepisyent ng thermal expansion ay sumasaklaw sa buong siklo ng buhay ng paggawa ng semiconductor, mula sa pagpili ng materyal, pagkontrol sa proseso hanggang sa pagpapakete at pagsubok. Ang epekto ng thermal expansion ay kailangang mahigpit na isaalang-alang sa bawat link. Ang mga base ng granite, kasama ang kanilang napakababang koepisyent ng thermal expansion at iba pang mahusay na mga katangian, ay nagbibigay ng isang matatag na pisikal na pundasyon para sa paggawa ng semiconductor at nagiging isang mahalagang garantiya para sa pagtataguyod ng pag-unlad ng mga proseso ng paggawa ng chip tungo sa mas mataas na katumpakan.
Oras ng pag-post: Mayo-20-2025