Эцсийн нарийвчлалыг эрэлхийлдэг хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн салбарт дулааны тэлэлтийн коэффициент нь бүтээгдэхүүний чанар болон үйлдвэрлэлийн тогтвортой байдалд нөлөөлдөг гол үзүүлэлтүүдийн нэг юм. Фотолитографи, сийлбэрээс эхлээд сав баглаа боодол хүртэлх бүх үйл явцын туршид материалын дулааны тэлэлтийн коэффициентийн ялгаа нь үйлдвэрлэлийн нарийвчлалд янз бүрийн байдлаар нөлөөлж болно. Гэсэн хэдий ч хэт бага дулааны тэлэлтийн коэффициенттэй боржин чулуун суурь нь энэ асуудлыг шийдвэрлэх түлхүүр болсон.
Литографийн үйл явц: Дулааны деформаци нь хэв маягийн хазайлтыг үүсгэдэг
Фотолитографи нь хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн гол алхам юм. Фотолитографийн машинаар дамжуулан маск дээрх хэлхээний хээг фоторезистээр бүрсэн ваферийн гадаргуу руу шилжүүлдэг. Энэ процессын явцад фотолитографийн машины доторх дулааны удирдлага болон ажлын ширээний тогтвортой байдал нь маш чухал ач холбогдолтой юм. Жишээ болгон уламжлалт металл материалыг авч үзье. Тэдгээрийн дулааны тэлэлтийн коэффициент нь ойролцоогоор 12×10⁻⁶/℃ юм. Фотолитографийн машиныг ажиллуулах явцад лазер гэрлийн эх үүсвэр, оптик линз болон механик эд ангиудын ялгаруулдаг дулаан нь тоног төхөөрөмжийн температурыг 5-10 ℃-ээр нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг. Хэрэв литографийн машины ажлын ширээ нь металл суурь ашигладаг бол 1 метрийн урттай суурь нь 60-120 мкм тэлэлтийн деформаци үүсгэж, маск болон ваферийн хоорондох харьцангуй байрлалд шилжилт үүсгэдэг.
Дэвшилтэт үйлдвэрлэлийн процесст (жишээлбэл, 3нм ба 2нм) транзисторын зай хэдхэн нанометр байдаг. Ийм бага зэргийн дулааны деформаци нь фотолитографийн хэв маягийг буруу байрлуулахад хангалттай бөгөөд энэ нь транзисторын хэвийн бус холболт, богино холболт эсвэл задгай хэлхээ болон бусад асуудалд хүргэж, чипийн үйл ажиллагааны доголдолд шууд хүргэдэг. Боржин чулуун суурийн дулааны тэлэлтийн коэффициент нь 0.01μm/°C хүртэл бага (өөрөөр хэлбэл (1-2) ×10⁻⁶/℃) бөгөөд ижил температурын өөрчлөлтийн дор деформаци нь металлынхаас ердөө 1/10-1/5 байна. Энэ нь фотолитографийн машинд тогтвортой ачаалал даах тавцанг бий болгож, фотолитографийн хэв маягийн нарийн дамжуулалтыг хангаж, чип үйлдвэрлэлийн гарцыг мэдэгдэхүйц сайжруулж чадна.
Сийлбэр болон тунадасжуулалт: Бүтцийн хэмжээст нарийвчлалд нөлөөлнө
Сийлбэр болон тунадасжуулалт нь вафлийн гадаргуу дээр гурван хэмжээст хэлхээний бүтцийг бий болгох гол үйл явц юм. Сийлбэрлэх явцад урвалд ордог хий нь вафлийн гадаргуугийн материалтай химийн урвалд ордог. Үүний зэрэгцээ тоног төхөөрөмжийн доторх RF цахилгаан хангамж болон хийн урсгалын хяналт зэрэг бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь дулаан ялгаруулж, вафлийн болон тоног төхөөрөмжийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн температурыг нэмэгдүүлдэг. Хэрэв вафлийн зөөгч эсвэл тоног төхөөрөмжийн суурийн дулааны тэлэлтийн коэффициент нь вафлийнхтай тохирохгүй бол (цахиурын материалын дулааны тэлэлтийн коэффициент нь ойролцоогоор 2.6×10⁻⁶/℃), температур өөрчлөгдөхөд дулааны стресс үүсч, энэ нь вафлийн гадаргуу дээр жижиг хагарал эсвэл гажуудал үүсгэж болзошгүй.
Энэ төрлийн деформаци нь сийлбэрийн гүн болон хажуугийн хананы босоо байдалд нөлөөлж, нүх болон бусад бүтцээр дамжин сийлсэн ховилын хэмжээсийг дизайны шаардлагаас хазайхад хүргэдэг. Үүнтэй адил нимгэн хальсан хуримтлалын процесст дулааны тэлэлтийн зөрүү нь хуримтлагдсан нимгэн хальсан дээр дотоод стресс үүсгэж, хальс хагарах, хальслах зэрэг асуудалд хүргэж, улмаар чипийн цахилгаан гүйцэтгэл болон урт хугацааны найдвартай байдалд нөлөөлдөг. Цахиурын материалтай төстэй дулааны тэлэлтийн коэффициент бүхий боржин чулуун суурийг ашиглах нь дулааны стрессийг үр дүнтэй бууруулж, сийлбэр болон хуримтлалын процессын тогтвортой байдал, нарийвчлалыг баталгаажуулдаг.
Сав баглаа боодлын үе шат: Дулааны зөрүү нь найдвартай байдлын асуудал үүсгэдэг
Хагас дамжуулагч сав баглаа боодлын үе шатанд чип болон сав баглаа боодлын материалын (эпоксид давирхай, керамик гэх мэт) хоорондох дулааны тэлэлтийн коэффициентүүдийн нийцтэй байдал нь маш чухал юм. Чипийн гол материал болох цахиурын дулааны тэлэлтийн коэффициент харьцангуй бага байдаг бол ихэнх сав баглаа боодлын материалынх харьцангуй өндөр байдаг. Ашиглалтын явцад чипийн температур өөрчлөгдөхөд дулааны тэлэлтийн коэффициентүүдийн зөрүүгээс болж чип болон сав баглаа боодлын материалын хооронд дулааны стресс үүснэ.
Энэхүү дулааны стресс нь давтагдсан температурын мөчлөгийн нөлөөгөөр (жишээлбэл, чипийн ажиллагааны явцад халаах, хөргөх) чип болон савлагааны суурь хоорондын гагнуурын холболтын ядаргаа хагарахад хүргэж болзошгүй, эсвэл чипийн гадаргуу дээрх холбох утаснууд тасарч, эцэст нь чипийн цахилгаан холболт тасрахад хүргэдэг. Цахиурын материалын дулааны тэлэлтийн коэффициенттэй савлагааны суурь материалыг сонгож, савлагааны явцад нарийвчлалыг илрүүлэх маш сайн дулааны тогтвортой байдалтай боржин чулуун туршилтын платформуудыг ашигласнаар дулааны зөрүүний асуудлыг үр дүнтэй бууруулж, савлагааны найдвартай байдлыг сайжруулж, чипийн ашиглалтын хугацааг уртасгаж болно.
Үйлдвэрлэлийн орчны хяналт: Тоног төхөөрөмж болон үйлдвэрийн барилга байгууламжийн зохицуулалттай тогтвортой байдал
Үйлдвэрлэлийн процесст шууд нөлөөлөхөөс гадна дулааны тэлэлтийн коэффициент нь хагас дамжуулагч үйлдвэрүүдийн ерөнхий байгаль орчны хяналттай холбоотой байдаг. Том хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн цехүүдэд агааржуулагчийн системийг асаах, зогсоох, тоног төхөөрөмжийн кластерын дулаан тархалт зэрэг хүчин зүйлс нь орчны температурын хэлбэлзлийг үүсгэж болзошгүй. Хэрэв үйлдвэрийн шал, тоног төхөөрөмжийн суурь болон бусад дэд бүтцийн дулааны тэлэлтийн коэффициент хэт өндөр байвал урт хугацааны температурын өөрчлөлт нь шал хагарч, тоног төхөөрөмжийн суурийг хөдөлгөж, улмаар фотолитографийн машин, сийлбэрийн машин зэрэг нарийн тоног төхөөрөмжийн нарийвчлалд нөлөөлнө.
Боржин чулуун суурийг тоног төхөөрөмжийн тулгуур болгон ашиглаж, дулааны тэлэлтийн коэффициент багатай үйлдвэрийн барилгын материалтай хослуулснаар тогтвортой үйлдвэрлэлийн орчин бүрдүүлж, орчны дулааны деформациас үүдэлтэй тоног төхөөрөмжийн тохируулгын давтамж, засвар үйлчилгээний зардлыг бууруулж, хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн шугамын урт хугацааны тогтвортой ажиллагааг хангах боломжтой.
Дулааны тэлэлтийн коэффициент нь хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн бүх амьдралын мөчлөгийг хамардаг бөгөөд материалын сонголт, процессын хяналтаас эхлээд сав баглаа боодол, туршилт хүртэл үргэлжилдэг. Дулааны тэлэлтийн нөлөөллийг бүх үе шатанд нарийн авч үзэх шаардлагатай. Дулааны тэлэлтийн хэт бага коэффициент болон бусад маш сайн шинж чанартай боржин чулуун суурь нь хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн тогтвортой физик суурийг бүрдүүлж, чип үйлдвэрлэлийн процессыг илүү нарийвчлалтай болгоход чухал баталгаа болдог.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 5-р сарын 20