A félvezetőgyártás területén, amely a legnagyobb pontosságra törekszik, a hőtágulási együttható az egyik legfontosabb paraméter, amely befolyásolja a termékminőséget és a gyártási stabilitást. A fotolitográfiától a maratáson át a csomagolásig tartó teljes folyamat során az anyagok hőtágulási együtthatóinak különbségei különböző módokon befolyásolhatják a gyártási pontosságot. A gránit alap azonban, rendkívül alacsony hőtágulási együtthatójával, kulcsfontosságúvá vált ennek a problémának a megoldásában.
Litográfiai folyamat: A termikus deformáció mintázati eltérést okoz
A fotolitográfia a félvezetőgyártás egyik alapvető lépése. A fotolitográfiai gép segítségével a maszkon lévő áramköri mintázatok átkerülnek a fotoreziszttel bevont ostya felületére. E folyamat során a fotolitográfiai gépen belüli hőszabályozás és a munkaasztal stabilitása létfontosságú. Vegyük például a hagyományos fém anyagokat. Hőtágulási együtthatójuk körülbelül 12×10⁻⁶/℃. A fotolitográfiai gép működése során a lézerfényforrás, az optikai lencsék és a mechanikus alkatrészek által termelt hő a berendezés hőmérsékletének 5-10 ℃-os emelkedését okozza. Ha a litográfiai gép munkaasztala fém alapot használ, egy 1 méter hosszú alap 60-120 μm-es tágulási deformációt okozhat, ami a maszk és az ostya közötti relatív helyzet eltolódásához vezet.
A fejlett gyártási folyamatokban (például 3 nm és 2 nm) a tranzisztorok közötti távolság mindössze néhány nanométer. Egy ilyen apró hődeformáció elegendő ahhoz, hogy a fotolitográfiai minta eltolódását okozza, ami rendellenes tranzisztorcsatlakozásokhoz, rövidzárlatokhoz vagy szakadásokhoz és egyéb problémákhoz vezethet, ami közvetlenül a chip működésének meghibásodásához vezet. A gránit alap hőtágulási együtthatója mindössze 0,01 μm/°C (azaz (1-2) ×10⁻⁶/℃), és az azonos hőmérsékletváltozás melletti deformáció mindössze 1/10-1/5-e a fém deformációjának. Stabil teherhordó platformot biztosít a fotolitográfiai gép számára, biztosítva a fotolitográfiai minta pontos átvitelét és jelentősen javítva a chipgyártás hozamát.
Maratás és lerakódás: Befolyásolja a szerkezet méretpontosságát
A maratás és a leválasztás a háromdimenziós áramköri struktúrák ostyafelületen történő felépítésének kulcsfontosságú folyamatai. A maratás során a reaktív gáz kémiai reakcióba lép a ostya felületi anyagával. Eközben az olyan alkatrészek, mint a berendezés belsejében található RF tápegység és a gázáramlás-szabályozó hőt termelnek, ami a ostya és a berendezés alkatrészeinek hőmérsékletének emelkedését okozza. Ha a ostyatartó vagy a berendezés alapjának hőtágulási együtthatója nem egyezik meg a ostya hőmérsékletével (a szilícium anyag hőtágulási együtthatója körülbelül 2,6×10⁻⁶/℃), akkor a hőmérséklet változásakor hőfeszültség keletkezik, ami apró repedéseket vagy vetemedést okozhat a ostya felületén.
Ez a fajta deformáció befolyásolja a maratási mélységet és az oldalfal függőlegességét, aminek következtében a maratott hornyok, átmenő furatok és egyéb szerkezetek méretei eltérhetnek a tervezési követelményektől. Hasonlóképpen, a vékonyréteg-leválasztási folyamat során a hőtágulás különbsége belső feszültséget okozhat a lerakódott vékonyrétegben, ami olyan problémákhoz vezethet, mint a film repedése és lepattogzása, ami befolyásolja a chip elektromos teljesítményét és hosszú távú megbízhatóságát. A szilícium anyagokhoz hasonló hőtágulási együtthatójú gránit alapok használata hatékonyan csökkentheti a hőfeszültséget, és biztosíthatja a maratási és leválasztási folyamatok stabilitását és pontosságát.
Csomagolási szakasz: A hőmérsékleti eltérések megbízhatósági problémákat okoznak
A félvezető tokozási szakaszban létfontosságú a chip és a csomagolóanyag (például epoxigyanta, kerámia stb.) közötti hőtágulási együtthatók kompatibilitása. A chipek maganyagának, a szilíciumnak a hőtágulási együtthatója viszonylag alacsony, míg a legtöbb csomagolóanyagé viszonylag magas. Amikor a chip hőmérséklete használat közben változik, a hőtágulási együtthatók eltérése miatt hőfeszültség keletkezik a chip és a csomagolóanyag között.
Ez a hőfeszültség az ismétlődő hőmérsékleti ciklusok (például a chip működése során fellépő fűtés és hűtés) hatására a chip és a tokolóanyag közötti forrasztási kötések kifáradásos repedéséhez vezethet, vagy a chip felületén lévő kötőhuzalok leválását okozhatja, ami végső soron a chip elektromos csatlakozásának meghibásodásához vezet. A szilíciumanyagokhoz közeli hőtágulási együtthatójú tokolóanyag kiválasztásával és a csomagolási folyamat során a pontosság érzékeléséhez kiváló hőstabilitással rendelkező gránit tesztplatformok használatával hatékonyan csökkenthető a hőeltérés problémája, javítható a csomagolás megbízhatósága, és meghosszabbítható a chip élettartama.
Termelési környezet szabályozása: A berendezések és a gyárépületek összehangolt stabilitása
A gyártási folyamat közvetlen befolyásolása mellett a hőtágulási együttható a félvezetőgyárak általános környezeti szabályozásával is összefügg. A nagy félvezetőgyártó műhelyekben olyan tényezők, mint a légkondicionáló rendszerek be- és kikapcsolása, valamint a berendezéscsoportok hőelvezetése, ingadozást okozhatnak a környezeti hőmérsékletben. Ha a gyárpadló, a berendezésalapok és egyéb infrastruktúra hőtágulási együtthatója túl magas, a hosszú távú hőmérsékletváltozások a padló repedését és a berendezés alapjának elmozdulását okozhatják, ezáltal befolyásolva a precíziós berendezések, például a fotolitográfiai gépek és a maratógépek pontosságát.
A gránit alapzatok berendezéstartóként való használatával és alacsony hőtágulási együtthatójú gyári építőanyagokkal való kombinálásával stabil termelési környezet hozható létre, csökkentve a környezeti hődeformáció okozta berendezések kalibrálásának és karbantartásának gyakoriságát, valamint biztosítva a félvezető gyártósor hosszú távú stabil működését.
A hőtágulási együttható a félvezetőgyártás teljes életciklusán végigvonul, az anyagkiválasztástól a folyamatirányításon át a csomagolásig és a tesztelésig. A hőtágulás hatását minden egyes láncszemben szigorúan figyelembe kell venni. A gránit alapok rendkívül alacsony hőtágulási együtthatójukkal és egyéb kiváló tulajdonságaikkal stabil fizikai alapot biztosítanak a félvezetőgyártáshoz, és fontos garanciát jelentenek a chipgyártási folyamatok nagyobb pontosságú fejlesztésének előmozdítására.
Közzététel ideje: 2025. május 20.