Fil-qasam tal-manifattura tas-semikondutturi, li tfittex preċiżjoni massima, il-koeffiċjent tal-espansjoni termali huwa wieħed mill-parametri ewlenin li jaffettwaw il-kwalità tal-prodott u l-istabbiltà tal-produzzjoni. Matul il-proċess kollu mill-fotolitografija, l-inċiżjoni sal-ippakkjar, id-differenzi fil-koeffiċjenti tal-espansjoni termali tal-materjali jistgħu jinterferixxu mal-eżattezza tal-manifattura b'diversi modi. Madankollu, il-bażi tal-granit, bil-koeffiċjent tal-espansjoni termali ultra-baxx tagħha, saret iċ-ċavetta biex tissolva din il-problema.
Proċess tal-litografija: Id-deformazzjoni termali tikkawża devjazzjoni tal-mudell
Il-fotolitografija hija pass ewlieni fil-manifattura tas-semikondutturi. Permezz ta' magna tal-fotolitografija, il-mudelli taċ-ċirkwiti fuq il-maskra jiġu trasferiti fuq il-wiċċ tal-wejfer miksi bil-fotoreżist. Matul dan il-proċess, il-ġestjoni termali ġewwa l-magna tal-fotolitografija u l-istabbiltà tal-mejda tax-xogħol huma ta' importanza vitali. Ħu l-materjali tal-metall tradizzjonali bħala eżempju. Il-koeffiċjent ta' espansjoni termali tagħhom huwa ta' madwar 12×10⁻⁶/℃. Matul it-tħaddim tal-magna tal-fotolitografija, is-sħana ġġenerata mis-sors tad-dawl tal-lejżer, il-lentijiet ottiċi u l-komponenti mekkaniċi tikkawża li t-temperatura tat-tagħmir tiżdied b'5-10 ℃. Jekk il-mejda tax-xogħol tal-magna tal-litografija tuża bażi tal-metall, bażi twila metru tista' tikkawża deformazzjoni ta' espansjoni ta' 60-120 μm, li twassal għal bidla fil-pożizzjoni relattiva bejn il-maskra u l-wejfer.
Fi proċessi ta' manifattura avvanzati (bħal 3nm u 2nm), l-ispazjar tat-transistors huwa biss ftit nanometri. Deformazzjoni termali daqshekk żgħira hija biżżejjed biex tikkawża li l-mudell tal-fotolitografija ma jkunx allinjat sew, u dan iwassal għal konnessjonijiet anormali tat-transistors, short circuits jew ċirkwiti miftuħa, u kwistjonijiet oħra, li jirriżultaw direttament fil-falliment tal-funzjonijiet taċ-ċippa. Il-koeffiċjent tal-espansjoni termali tal-bażi tal-granit huwa baxx daqs 0.01μm/°C (jiġifieri, (1-2) ×10⁻⁶/℃), u d-deformazzjoni taħt l-istess bidla fit-temperatura hija biss 1/10-1/5 ta' dik tal-metall. Tista' tipprovdi pjattaforma stabbli li ġġorr it-tagħbija għall-magna tal-fotolitografija, u tiżgura t-trasferiment preċiż tal-mudell tal-fotolitografija u ttejjeb b'mod sinifikanti r-rendiment tal-manifattura taċ-ċippa.
Inċiżjoni u depożizzjoni: Jaffettwaw l-eżattezza dimensjonali tal-istruttura
L-inċiżjoni u d-depożizzjoni huma l-proċessi ewlenin għall-kostruzzjoni ta' strutturi taċ-ċirkwiti tridimensjonali fuq il-wiċċ tal-wejfer. Matul il-proċess tal-inċiżjoni, il-gass reattiv jgħaddi minn reazzjoni kimika mal-materjal tal-wiċċ tal-wejfer. Sadanittant, komponenti bħall-provvista tal-enerġija RF u l-kontroll tal-fluss tal-gass ġewwa t-tagħmir jiġġeneraw sħana, u dan jikkawża li t-temperatura tal-wejfer u l-komponenti tat-tagħmir tiżdied. Jekk il-koeffiċjent tal-espansjoni termali tat-trasportatur tal-wejfer jew il-bażi tat-tagħmir ma jaqbilx ma' dak tal-wejfer (il-koeffiċjent tal-espansjoni termali tal-materjal tas-silikon huwa bejn wieħed u ieħor 2.6×10⁻⁶/℃), stress termali jiġi ġġenerat meta tinbidel it-temperatura, li jista' jikkawża xquq żgħar jew tgħawwiġ fuq il-wiċċ tal-wejfer.
Dan it-tip ta' deformazzjoni se jaffettwa l-fond tal-inċiżjoni u l-vertikalità tal-ħajt tal-ġenb, u jikkawża li d-dimensjonijiet tal-iskanalaturi mnaqqxa, it-toqob li jgħaddu u strutturi oħra jiddevjaw mir-rekwiżiti tad-disinn. Bl-istess mod, fil-proċess ta' depożizzjoni ta' film irqiq, id-differenza fl-espansjoni termali tista' tikkawża stress intern fil-film irqiq depożitat, li jwassal għal problemi bħal qsim u tqaxxir tal-film, li jaffettwa l-prestazzjoni elettrika u l-affidabbiltà fit-tul taċ-ċippa. L-użu ta' bażijiet tal-granit b'koeffiċjent ta' espansjoni termali simili għal dak tal-materjali tas-silikon jista' jnaqqas b'mod effettiv l-istress termali u jiżgura l-istabbiltà u l-eżattezza tal-proċessi ta' inċiżjoni u depożizzjoni.
Stadju tal-ippakkjar: In-nuqqas ta' qbil termali jikkawża problemi ta' affidabbiltà
Fl-istadju tal-ippakkjar tas-semikondutturi, il-kompatibilità tal-koeffiċjenti tal-espansjoni termali bejn iċ-ċippa u l-materjal tal-ippakkjar (bħal reżina epossidika, ċeramika, eċċ.) hija ta' importanza vitali. Il-koeffiċjent tal-espansjoni termali tas-silikon, il-materjal ewlieni taċ-ċippijiet, huwa relattivament baxx, filwaqt li dak tal-biċċa l-kbira tal-materjali tal-ippakkjar huwa relattivament għoli. Meta t-temperatura taċ-ċippa tinbidel waqt l-użu, isseħħ stress termali bejn iċ-ċippa u l-materjal tal-ippakkjar minħabba n-nuqqas ta' qbil fil-koeffiċjenti tal-espansjoni termali.
Dan l-istress termali, taħt l-effett ta' ċikli ripetuti ta' temperatura (bħat-tisħin u t-tkessiħ waqt it-tħaddim taċ-ċippa), jista' jwassal għal qsim tal-għeja tal-ġonot tal-istann bejn iċ-ċippa u s-sottostrat tal-ippakkjar, jew jikkawża li l-wajers tal-irbit fuq il-wiċċ taċ-ċippa jaqgħu, u fl-aħħar mill-aħħar jirriżultaw fil-ħsara fil-konnessjoni elettrika taċ-ċippa. Billi tagħżel materjali tas-sottostrat tal-ippakkjar b'koeffiċjent ta' espansjoni termali qrib dak tal-materjali tas-silikon u tuża pjattaformi tat-test tal-granit b'stabbiltà termali eċċellenti għal skoperta preċiża matul il-proċess tal-ippakkjar, il-problema ta' nuqqas ta' qbil termali tista' titnaqqas b'mod effettiv, l-affidabbiltà tal-ippakkjar tista' titjieb, u l-ħajja tas-servizz taċ-ċippa tista' tittawwal.
Kontroll tal-ambjent tal-produzzjoni: L-istabbiltà kkoordinata tat-tagħmir u l-bini tal-fabbrika
Minbarra li jaffettwa direttament il-proċess tal-manifattura, il-koeffiċjent tal-espansjoni termali huwa wkoll relatat mal-kontroll ambjentali ġenerali tal-fabbriki tas-semikondutturi. F'workshops kbar tal-produzzjoni tas-semikondutturi, fatturi bħall-bidu u l-waqfien tas-sistemi tal-arja kondizzjonata u d-dissipazzjoni tas-sħana tal-gruppi ta' tagħmir jistgħu jikkawżaw varjazzjonijiet fit-temperatura ambjentali. Jekk il-koeffiċjent tal-espansjoni termali tal-art tal-fabbrika, il-bażijiet tat-tagħmir u infrastruttura oħra jkun għoli wisq, bidliet fit-temperatura fit-tul se jikkawżaw li l-art tinqasam u li l-pedament tat-tagħmir jiċċaqlaq, u b'hekk jaffettwa l-eżattezza ta' tagħmir ta' preċiżjoni bħal magni tal-fotolitografija u magni tal-inċiżjoni.
Bl-użu ta' bażijiet tal-granit bħala appoġġi għat-tagħmir u billi jiġu kkombinati ma' materjali tal-bini tal-fabbrika b'koeffiċjenti baxxi ta' espansjoni termali, jista' jinħoloq ambjent ta' produzzjoni stabbli, li jnaqqas il-frekwenza tal-kalibrazzjoni tat-tagħmir u l-ispejjeż tal-manutenzjoni kkawżati mid-deformazzjoni termali ambjentali, u jiżgura t-tħaddim stabbli fit-tul tal-linja ta' produzzjoni tas-semikondutturi.
Il-koeffiċjent tal-espansjoni termali jgħaddi miċ-ċiklu tal-ħajja kollu tal-manifattura tas-semikondutturi, mill-għażla tal-materjal, il-kontroll tal-proċess sal-ippakkjar u l-ittestjar. L-impatt tal-espansjoni termali jeħtieġ li jiġi kkunsidrat b'mod strett f'kull ħolqa. Il-bażijiet tal-granit, bil-koeffiċjent ultra-baxx tagħhom ta' espansjoni termali u proprjetajiet eċċellenti oħra, jipprovdu bażi fiżika stabbli għall-manifattura tas-semikondutturi u jsiru garanzija importanti għall-promozzjoni tal-iżvilupp ta' proċessi tal-manifattura taċ-ċippa lejn preċiżjoni ogħla.
Ħin tal-posta: 20 ta' Mejju 2025