Son dərəcə dəqiqliyə nail olan yarımkeçirici istehsalı sahəsində istilik genişlənmə əmsalı məhsulun keyfiyyətinə və istehsal sabitliyinə təsir edən əsas parametrlərdən biridir. Fotolitoqrafiyadan, aşındırmadan qablaşdırmaya qədər bütün proses boyunca materialların istilik genişlənmə əmsallarındakı fərqlər istehsal dəqiqliyinə müxtəlif yollarla mane ola bilər. Lakin, ultra aşağı istilik genişlənmə əmsalı ilə qranit bazası bu problemin həlli üçün açar rolunu oynamışdır.
Litoqrafiya prosesi: Termal deformasiya naxış sapmasına səbəb olur
Fotolitoqrafiya yarımkeçirici istehsalında əsas addımdır. Fotolitoqrafiya maşını vasitəsilə maska üzərindəki dövrə naxışları fotorezistlə örtülmüş lövhənin səthinə köçürülür. Bu proses zamanı fotolitoqrafiya maşınının içərisindəki istilik idarəetməsi və iş masasının sabitliyi həyati əhəmiyyət kəsb edir. Nümunə olaraq ənənəvi metal materialları götürün. Onların istilik genişlənmə əmsalı təxminən 12×10⁻⁶/℃-dir. Fotolitoqrafiya maşınının işləməsi zamanı lazer işıq mənbəyi, optik linzalar və mexaniki komponentlər tərəfindən yaranan istilik avadanlığın temperaturunun 5-10 ℃ artmasına səbəb olacaq. Litoqrafiya maşınının iş masasında metal baza istifadə olunursa, 1 metr uzunluğundakı baza 60-120 μm genişlənmə deformasiyasına səbəb ola bilər ki, bu da maska ilə lövhə arasında nisbi mövqedə dəyişiklik yaradacaq.
Qabaqcıl istehsal proseslərində (məsələn, 3nm və 2nm) tranzistor məsafəsi cəmi bir neçə nanometrdir. Belə kiçik istilik deformasiyası fotolitoqrafiya nümunəsinin səhv düzülməsinə səbəb olmaq üçün kifayətdir ki, bu da anormal tranzistor birləşmələrinə, qısaqapanmalara və ya açıq dövrələrə və digər problemlərə səbəb olur və bu da birbaşa çip funksiyalarının sıradan çıxmasına səbəb olur. Qranit əsasının istilik genişlənmə əmsalı 0,01μm/°C-yə qədər aşağıdır (yəni (1-2) ×10⁻⁶/℃) və eyni temperatur dəyişikliyi altında deformasiya metalın deformasiyasının yalnız 1/10-1/5-ni təşkil edir. Fotolitoqrafiya maşını üçün sabit yük daşıyan platforma təmin edə bilər, fotolitoqrafiya nümunəsinin dəqiq ötürülməsini təmin edir və çip istehsalının məhsuldarlığını əhəmiyyətli dərəcədə artırır.
Aşındırma və çökdürmə: Quruluşun ölçülü dəqiqliyinə təsir göstərir
Oyma və çökdürmə lövhə səthində üçölçülü dövrə strukturlarının qurulması üçün əsas proseslərdir. Oyma prosesi zamanı reaktiv qaz lövhənin səth materialı ilə kimyəvi reaksiyaya girir. Bu vaxt, avadanlıqların içərisindəki RF enerji təchizatı və qaz axınının idarə edilməsi kimi komponentlər istilik yaradır və lövhənin və avadanlıq komponentlərinin temperaturunun yüksəlməsinə səbəb olur. Əgər lövhə daşıyıcısının və ya avadanlıq bazasının istilik genişlənmə əmsalı lövhənin əmsalına uyğun gəlmirsə (silikon materialın istilik genişlənmə əmsalı təxminən 2,6 × 10⁻⁶/℃-dir), temperatur dəyişdikdə istilik gərginliyi yaranacaq ki, bu da lövhənin səthində kiçik çatlara və ya əyilmələrə səbəb ola bilər.
Bu cür deformasiya aşınma dərinliyinə və yan divarın şaquliliyinə təsir göstərəcək, deşiklərdən və digər strukturlardan keçən aşındırılmış yivlərin ölçülərinin dizayn tələblərindən kənara çıxmasına səbəb olacaq. Eynilə, nazik təbəqə çökdürmə prosesində istilik genişlənməsindəki fərq çökdürülmüş nazik təbəqədə daxili gərginliyə səbəb ola bilər ki, bu da təbəqənin çatlaması və soyulması kimi problemlərə səbəb olur ki, bu da çipin elektrik performansına və uzunmüddətli etibarlılığına təsir göstərir. Silikon materiallarına bənzər istilik genişlənmə əmsalına malik qranit əsasların istifadəsi istilik gərginliyini effektiv şəkildə azalda və aşınma və çökdürmə proseslərinin sabitliyini və dəqiqliyini təmin edə bilər.
Qablaşdırma mərhələsi: Termal uyğunsuzluq etibarlılıq problemlərinə səbəb olur
Yarımkeçirici qablaşdırma mərhələsində çip və qablaşdırma materialı (məsələn, epoksi qatranı, keramika və s.) arasındakı istilik genişlənmə əmsallarının uyğunluğu çox vacibdir. Çiplərin əsas materialı olan silisiumun istilik genişlənmə əmsalı nisbətən aşağıdır, əksər qablaşdırma materiallarının isə bu əmsalı nisbətən yüksəkdir. İstifadə zamanı çipin temperaturu dəyişdikdə, istilik genişlənmə əmsallarının uyğunsuzluğu səbəbindən çip və qablaşdırma materialı arasında istilik gərginliyi yaranacaq.
Təkrarlanan temperatur dövrlərinin (məsələn, çipin işləməsi zamanı isitmə və soyutma) təsiri altında yaranan bu istilik gərginliyi çip və qablaşdırma substratı arasındakı lehim birləşmələrinin yorğunluq çatlamasına və ya çip səthindəki birləşdirici naqillərin qopmasına səbəb ola bilər ki, bu da nəticədə çipin elektrik bağlantısının pozulmasına səbəb olur. Silikon materiallarına yaxın istilik genişlənmə əmsalına malik qablaşdırma substratı materiallarını seçməklə və qablaşdırma prosesi zamanı dəqiqlik aşkarlanması üçün əla istilik sabitliyinə malik qranit sınaq platformalarından istifadə etməklə istilik uyğunsuzluğu problemi effektiv şəkildə azaldıla, qablaşdırmanın etibarlılığı artırıla və çipin xidmət müddəti uzadıla bilər.
İstehsal mühitinə nəzarət: Avadanlıqların və fabrik binalarının əlaqələndirilmiş sabitliyi
İstehsal prosesinə birbaşa təsir etməklə yanaşı, istilik genişlənmə əmsalı yarımkeçirici fabriklərinin ümumi ətraf mühit nəzarəti ilə də əlaqədardır. Böyük yarımkeçirici istehsal sexlərində kondisioner sistemlərinin işə salınması və dayandırılması və avadanlıq klasterlərinin istilik yayılması kimi amillər ətraf mühit temperaturunda dalğalanmalara səbəb ola bilər. Zavod döşəməsinin, avadanlıq bazalarının və digər infrastrukturun istilik genişlənmə əmsalı çox yüksəkdirsə, uzunmüddətli temperatur dəyişiklikləri döşəmənin çatlamasına və avadanlıq təməlinin yerdəyişməsinə səbəb olacaq və bununla da fotolitoqrafiya maşınları və aşındırma maşınları kimi dəqiq avadanlıqların dəqiqliyinə təsir göstərəcək.
Qranit əsaslardan avadanlıq dayaqları kimi istifadə etməklə və onları aşağı istilik genişlənmə əmsallarına malik zavod tikinti materialları ilə birləşdirməklə, ətraf mühitin istilik deformasiyasının yaratdığı avadanlıqların kalibrlənməsi və texniki xidmət xərclərinin tezliyini azaltmaqla və yarımkeçirici istehsal xəttinin uzunmüddətli sabit işləməsini təmin etməklə sabit istehsal mühiti yaratmaq olar.
İstilik genişlənmə əmsalı, material seçimindən, proses nəzarətindən tutmuş qablaşdırmaya və sınaqdan keçirməyə qədər yarımkeçirici istehsalın bütün həyat dövrü boyunca uzanır. İstilik genişlənməsinin təsiri hər bir mərhələdə ciddi şəkildə nəzərə alınmalıdır. Ultra aşağı istilik genişlənmə əmsalı və digər əla xüsusiyyətləri ilə qranit əsaslar yarımkeçirici istehsalı üçün sabit fiziki təməl təmin edir və çip istehsal proseslərinin daha yüksək dəqiqliyə doğru inkişafını təşviq etmək üçün vacib bir zəmanətə çevrilir.
Yayımlanma vaxtı: 20 may 2025