Dalam bidang pembuatan semikonduktor, yang mengejar ketepatan muktamad, pekali pengembangan haba merupakan salah satu parameter teras yang mempengaruhi kualiti produk dan kestabilan pengeluaran. Sepanjang keseluruhan proses daripada fotolitografi, pengetsaan hingga pembungkusan, perbezaan dalam pekali pengembangan haba bahan boleh mengganggu ketepatan pembuatan dalam pelbagai cara. Walau bagaimanapun, asas granit, dengan pekali pengembangan haba ultra rendahnya, telah menjadi kunci untuk menyelesaikan masalah ini.
Proses litografi: Ubah bentuk terma menyebabkan sisihan corak
Fotolitografi merupakan langkah teras dalam pembuatan semikonduktor. Melalui mesin fotolitografi, corak litar pada topeng dipindahkan ke permukaan wafer yang disalut dengan fotoresis. Semasa proses ini, pengurusan haba di dalam mesin fotolitografi dan kestabilan meja kerja adalah sangat penting. Ambil bahan logam tradisional sebagai contoh. Pekali pengembangan haba mereka adalah lebih kurang 12×10⁻⁶/℃. Semasa operasi mesin fotolitografi, haba yang dihasilkan oleh sumber cahaya laser, kanta optik dan komponen mekanikal akan menyebabkan suhu peralatan meningkat sebanyak 5-10 ℃. Jika meja kerja mesin litografi menggunakan tapak logam, tapak sepanjang 1 meter boleh menyebabkan ubah bentuk pengembangan sebanyak 60-120 μm, yang akan menyebabkan perubahan kedudukan relatif antara topeng dan wafer.
Dalam proses pembuatan lanjutan (seperti 3nm dan 2nm), jarak transistor hanya beberapa nanometer. Ubah bentuk terma yang kecil sedemikian mencukupi untuk menyebabkan corak fotolitografi tidak sejajar, yang membawa kepada sambungan transistor yang tidak normal, litar pintas atau litar terbuka, dan isu-isu lain, yang secara langsung mengakibatkan kegagalan fungsi cip. Pekali pengembangan terma asas granit adalah serendah 0.01μm/°C (iaitu, (1-2) ×10⁻⁶/℃), dan ubah bentuk di bawah perubahan suhu yang sama hanya 1/10-1/5 daripada logam. Ia boleh menyediakan platform galas beban yang stabil untuk mesin fotolitografi, memastikan pemindahan corak fotolitografi yang tepat dan meningkatkan hasil pembuatan cip dengan ketara.
Pengukiran dan pemendapan: Mempengaruhi ketepatan dimensi struktur
Pengukiran dan pemendapan merupakan proses utama untuk membina struktur litar tiga dimensi pada permukaan wafer. Semasa proses pengukiran, gas reaktif menjalani tindak balas kimia dengan bahan permukaan wafer. Sementara itu, komponen seperti bekalan kuasa RF dan kawalan aliran gas di dalam peralatan menghasilkan haba, menyebabkan suhu wafer dan komponen peralatan meningkat. Jika pekali pengembangan haba pembawa wafer atau tapak peralatan tidak sepadan dengan wafer (pekali pengembangan haba bahan silikon adalah lebih kurang 2.6×10⁻⁶/℃), tekanan haba akan dijana apabila suhu berubah, yang boleh menyebabkan retakan kecil atau lengkungan pada permukaan wafer.
Ubah bentuk jenis ini akan menjejaskan kedalaman ukiran dan ketegakkan dinding sisi, menyebabkan dimensi alur ukiran, melalui lubang dan struktur lain menyimpang daripada keperluan reka bentuk. Begitu juga, dalam proses pemendapan filem nipis, perbezaan pengembangan haba boleh menyebabkan tekanan dalaman dalam filem nipis yang termendap, yang membawa kepada masalah seperti keretakan dan pengelupasan filem, yang menjejaskan prestasi elektrik dan kebolehpercayaan cip jangka panjang. Penggunaan asas granit dengan pekali pengembangan haba yang serupa dengan bahan silikon boleh mengurangkan tekanan haba dengan berkesan dan memastikan kestabilan dan ketepatan proses ukiran dan pemendapan.
Peringkat pembungkusan: Ketidakpadanan terma menyebabkan masalah kebolehpercayaan
Dalam peringkat pembungkusan semikonduktor, keserasian pekali pengembangan haba antara cip dan bahan pembungkusan (seperti resin epoksi, seramik, dll.) adalah sangat penting. Pekali pengembangan haba silikon, bahan teras cip, agak rendah, manakala kebanyakan bahan pembungkusan agak tinggi. Apabila suhu cip berubah semasa penggunaan, tekanan haba akan berlaku antara cip dan bahan pembungkusan disebabkan oleh ketidakpadanan pekali pengembangan haba.
Tekanan haba ini, di bawah kesan kitaran suhu berulang (seperti pemanasan dan penyejukan semasa operasi cip), boleh menyebabkan keretakan lesu pada sambungan pateri antara cip dan substrat pembungkusan, atau menyebabkan wayar ikatan pada permukaan cip jatuh, akhirnya mengakibatkan kegagalan sambungan elektrik cip. Dengan memilih bahan substrat pembungkusan dengan pekali pengembangan haba yang hampir dengan bahan silikon dan menggunakan platform ujian granit dengan kestabilan haba yang sangat baik untuk pengesanan ketepatan semasa proses pembungkusan, masalah ketidakpadanan haba dapat dikurangkan dengan berkesan, kebolehpercayaan pembungkusan dapat ditingkatkan, dan jangka hayat cip dapat dipanjangkan.
Kawalan persekitaran pengeluaran: Kestabilan peralatan dan bangunan kilang yang diselaraskan
Selain mempengaruhi proses pembuatan secara langsung, pekali pengembangan haba juga berkaitan dengan kawalan persekitaran keseluruhan kilang semikonduktor. Dalam bengkel pengeluaran semikonduktor yang besar, faktor seperti permulaan dan penghentian sistem penyaman udara dan pelesapan haba kluster peralatan boleh menyebabkan turun naik suhu persekitaran. Jika pekali pengembangan haba lantai kilang, tapak peralatan dan infrastruktur lain terlalu tinggi, perubahan suhu jangka panjang akan menyebabkan lantai retak dan asas peralatan beralih, sekali gus menjejaskan ketepatan peralatan jitu seperti mesin fotolitografi dan mesin etsa.
Dengan menggunakan asas granit sebagai sokongan peralatan dan menggabungkannya dengan bahan binaan kilang dengan pekali pengembangan haba yang rendah, persekitaran pengeluaran yang stabil dapat diwujudkan, mengurangkan kekerapan penentukuran peralatan dan kos penyelenggaraan yang disebabkan oleh ubah bentuk haba persekitaran, dan memastikan operasi barisan pengeluaran semikonduktor yang stabil dalam jangka panjang.
Pekali pengembangan haba merangkumi keseluruhan kitaran hayat pembuatan semikonduktor, daripada pemilihan bahan, kawalan proses hingga pembungkusan dan pengujian. Kesan pengembangan haba perlu dipertimbangkan dengan teliti dalam setiap pautan. Asas granit, dengan pekali pengembangan haba yang sangat rendah dan sifat-sifat cemerlang yang lain, menyediakan asas fizikal yang stabil untuk pembuatan semikonduktor dan menjadi jaminan penting untuk menggalakkan pembangunan proses pembuatan cip ke arah ketepatan yang lebih tinggi.
Masa siaran: 20-Mei-2025