Në fushën e prodhimit të gjysmëpërçuesve, e cila synon saktësinë maksimale, koeficienti i zgjerimit termik është një nga parametrat kryesorë që ndikon në cilësinë e produktit dhe stabilitetin e prodhimit. Gjatë gjithë procesit, nga fotolitografia, gdhendja deri te paketimi, ndryshimet në koeficientët e zgjerimit termik të materialeve mund të ndërhyjnë në saktësinë e prodhimit në mënyra të ndryshme. Megjithatë, baza e granitit, me koeficientin e saj ultra të ulët të zgjerimit termik, është bërë çelësi për zgjidhjen e këtij problemi.
Procesi i litografisë: Deformimi termik shkakton devijim të modelit
Fotolitografia është një hap thelbësor në prodhimin e gjysmëpërçuesve. Nëpërmjet një makine fotolitografike, modelet e qarkut në maskë transferohen në sipërfaqen e pllakës së veshur me fotorezist. Gjatë këtij procesi, menaxhimi termik brenda makinës fotolitografike dhe stabiliteti i tryezës së punës janë me rëndësi jetike. Merrni si shembull materialet tradicionale metalike. Koeficienti i tyre i zgjerimit termik është afërsisht 12×10⁻⁶/℃. Gjatë funksionimit të makinës fotolitografike, nxehtësia e gjeneruar nga burimi i dritës lazer, lentet optike dhe përbërësit mekanikë do të shkaktojë rritjen e temperaturës së pajisjeve me 5-10 ℃. Nëse tryeza e punës e makinës së litografisë përdor një bazë metalike, një bazë 1 metër e gjatë mund të shkaktojë një deformim zgjerimi prej 60-120 μm, gjë që do të çojë në një zhvendosje në pozicionin relativ midis maskës dhe pllakës së punës.
Në proceset e përparuara të prodhimit (siç janë 3nm dhe 2nm), hapësira midis transistorëve është vetëm disa nanometra. Një deformim kaq i vogël termik është i mjaftueshëm për të shkaktuar keqpozicionimin e modelit të fotolitografisë, duke çuar në lidhje anormale të transistorëve, qarqe të shkurtra ose të hapura, dhe probleme të tjera, që rezultojnë drejtpërdrejt në dështimin e funksioneve të çipit. Koeficienti i zgjerimit termik të bazës së granitit është aq i ulët sa 0.01μm/°C (domethënë, (1-2) ×10⁻⁶/℃), dhe deformimi nën të njëjtin ndryshim temperature është vetëm 1/10-1/5 e atij të metalit. Mund të ofrojë një platformë të qëndrueshme mbajtëse ngarkese për makinën e fotolitografisë, duke siguruar transferimin e saktë të modelit të fotolitografisë dhe duke përmirësuar ndjeshëm rendimentin e prodhimit të çipit.
Gdhendja dhe depozitimi: Ndikojnë në saktësinë dimensionale të strukturës
Gdhendja dhe depozitimi janë proceset kryesore për ndërtimin e strukturave të qarkut tre-dimensional në sipërfaqen e pllakës. Gjatë procesit të gdhendjes, gazi reaktiv i nënshtrohet një reaksioni kimik me materialin sipërfaqësor të pllakës. Ndërkohë, komponentë të tillë si furnizimi me energji RF dhe kontrolli i rrjedhës së gazit brenda pajisjeve gjenerojnë nxehtësi, duke shkaktuar rritjen e temperaturës së pllakës dhe komponentëve të pajisjeve. Nëse koeficienti i zgjerimit termik të bartësit të pllakës ose bazës së pajisjes nuk përputhet me atë të pllakës (koeficienti i zgjerimit termik të materialit të silikonit është afërsisht 2.6×10⁻⁶/℃), do të gjenerohet stres termik kur temperatura ndryshon, gjë që mund të shkaktojë çarje të vogla ose deformim në sipërfaqen e pllakës.
Ky lloj deformimi do të ndikojë në thellësinë e gdhendjes dhe vertikalitetin e murit anësor, duke bërë që dimensionet e brazdave të gdhendura, vrimave të depërtueshme dhe strukturave të tjera të devijojnë nga kërkesat e projektimit. Në mënyrë të ngjashme, në procesin e depozitimit të filmit të hollë, ndryshimi në zgjerimin termik mund të shkaktojë stres të brendshëm në filmin e hollë të depozituar, duke çuar në probleme të tilla si çarje dhe zhveshje e filmit, gjë që ndikon në performancën elektrike dhe besueshmërinë afatgjatë të çipit. Përdorimi i bazave të granitit me një koeficient zgjerimi termik të ngjashëm me atë të materialeve të silikonit mund të zvogëlojë në mënyrë efektive stresin termik dhe të sigurojë stabilitetin dhe saktësinë e proceseve të gdhendjes dhe depozitimit.
Faza e paketimit: Mospërputhja termike shkakton probleme me besueshmërinë
Në fazën e paketimit gjysmëpërçues, përputhshmëria e koeficientëve të zgjerimit termik midis çipit dhe materialit të paketimit (si rrëshira epoksi, qeramika, etj.) është me rëndësi jetike. Koeficienti i zgjerimit termik të silikonit, materialit bazë të çipave, është relativisht i ulët, ndërsa ai i shumicës së materialeve të paketimit është relativisht i lartë. Kur temperatura e çipit ndryshon gjatë përdorimit, do të ndodhë stres termik midis çipit dhe materialit të paketimit për shkak të mospërputhjes së koeficientëve të zgjerimit termik.
Ky stres termik, nën efektin e cikleve të përsëritura të temperaturës (si ngrohja dhe ftohja gjatë funksionimit të çipit), mund të çojë në çarje nga lodhja e nyjeve të saldimit midis çipit dhe substratit të paketimit, ose të shkaktojë rënien e telave të lidhjes në sipërfaqen e çipit, duke rezultuar në fund të fundit në dështimin e lidhjes elektrike të çipit. Duke zgjedhur materialet e substratit të paketimit me një koeficient zgjerimi termik afër atij të materialeve të silikonit dhe duke përdorur platforma testimi graniti me stabilitet të shkëlqyer termik për zbulimin e saktë gjatë procesit të paketimit, problemi i mospërputhjes termike mund të zvogëlohet në mënyrë efektive, besueshmëria e paketimit mund të përmirësohet dhe jetëgjatësia e shërbimit të çipit mund të zgjatet.
Kontrolli i mjedisit të prodhimit: Stabiliteti i koordinuar i pajisjeve dhe ndërtesave të fabrikës
Përveç ndikimit të drejtpërdrejtë në procesin e prodhimit, koeficienti i zgjerimit termik lidhet edhe me kontrollin e përgjithshëm mjedisor të fabrikave të gjysmëpërçuesve. Në punishtet e mëdha të prodhimit të gjysmëpërçuesve, faktorë të tillë si fillimi dhe ndalimi i sistemeve të ajrit të kondicionuar dhe shpërndarja e nxehtësisë së grupeve të pajisjeve mund të shkaktojnë luhatje në temperaturën e mjedisit. Nëse koeficienti i zgjerimit termik të dyshemesë së fabrikës, bazave të pajisjeve dhe infrastrukturës tjetër është shumë i lartë, ndryshimet afatgjata të temperaturës do të shkaktojnë çarje të dyshemesë dhe zhvendosje të themelit të pajisjeve, duke ndikuar kështu në saktësinë e pajisjeve precize siç janë makinat e fotolitografisë dhe makinat e gdhendjes.
Duke përdorur bazat e granitit si mbështetëse të pajisjeve dhe duke i kombinuar ato me materiale ndërtimi të fabrikës me koeficientë të ulët të zgjerimit termik, mund të krijohet një mjedis i qëndrueshëm prodhimi, duke zvogëluar frekuencën e kalibrimit të pajisjeve dhe kostot e mirëmbajtjes të shkaktuara nga deformimi termik mjedisor, dhe duke siguruar funksionimin e qëndrueshëm afatgjatë të linjës së prodhimit të gjysmëpërçuesve.
Koeficienti i zgjerimit termik përshkon të gjithë ciklin jetësor të prodhimit të gjysmëpërçuesve, nga përzgjedhja e materialit, kontrolli i procesit deri te paketimi dhe testimi. Ndikimi i zgjerimit termik duhet të merret në konsideratë në mënyrë strikte në çdo hallkë. Bazat e granitit, me koeficientin e tyre ultra të ulët të zgjerimit termik dhe vetitë e tjera të shkëlqyera, ofrojnë një bazë të qëndrueshme fizike për prodhimin e gjysmëpërçuesve dhe bëhen një garanci e rëndësishme për promovimin e zhvillimit të proceseve të prodhimit të çipave drejt saktësisë më të lartë.
Koha e postimit: 20 maj 2025