Erdieroaleen fabrikazioaren arloan, zehaztasun gorena bilatzen den arloan, hedapen termikoaren koefizientea produktuaren kalitatean eta ekoizpenaren egonkortasunean eragina duten parametro nagusietako bat da. Fotolitografiatik hasi eta grabatu eta ontziratzeraino prozesu osoan zehar, materialen hedapen termikoaren koefizienteen desberdintasunek hainbat modutan eragin dezakete fabrikazioaren zehaztasunean. Hala ere, granitozko oinarria, bere hedapen termikoaren koefiziente ultra-baxuarekin, arazo hau konpontzeko gakoa bihurtu da.
Litografia prozesua: Deformazio termikoak ereduaren desbideratzea eragiten du
Fotolitografia erdieroaleen fabrikazioan funtsezko urratsa da. Fotolitografia-makina baten bidez, maskararen zirkuitu-ereduak fotoerresistentez estalitako oblearen gainazalera transferitzen dira. Prozesu honetan, fotolitografia-makinaren barruko kudeaketa termikoa eta lan-mahaiaren egonkortasuna oso garrantzitsuak dira. Adibidez, metalezko material tradizionalak hartu. Haien hedapen termikoaren koefizientea gutxi gorabehera 12×10⁻⁶/℃ da. Fotolitografia-makina martxan dagoen bitartean, laser argi-iturriak, lente optikoek eta osagai mekanikoek sortutako beroak ekipamenduaren tenperatura 5-10 ℃ igotzea eragingo du. Litografia-makinaren lan-mahaiak oinarri metalikoa erabiltzen badu, metro 1eko luzera duen oinarri batek 60-120 μm-ko hedapen-deformazioa eragin dezake, eta horrek maskararen eta oblearen arteko posizio erlatiboa aldatzea eragingo du.
Fabrikazio prozesu aurreratuetan (3nm eta 2nm bezalakoetan), transistoreen arteko tartea nanometro gutxi batzuetakoa baino ez da. Deformazio termiko txiki hori nahikoa da fotolitografia-eredua gaizki lerrokatzeko, transistoreen konexio anormalak, zirkuitulaburrak edo zirkuitu irekiak eta beste arazo batzuk sortuz, eta horrek zuzenean txiparen funtzioen hutsegitea dakar. Granitozko oinarriaren hedapen termikoaren koefizientea 0,01 μm/°C-koa da (hau da, (1-2) ×10⁻⁶/℃), eta tenperatura-aldaketa beraren pean gertatzen den deformazioa metalarenaren 1/10-1/5 baino ez da. Fotolitografia-makinarentzat karga-euskarri plataforma egonkorra eskain dezake, fotolitografia-ereduaren transferentzia zehatza bermatuz eta txiparen fabrikazioaren errendimendua nabarmen hobetuz.
Grabatzea eta deposizioa: Egituraren dimentsio-zehaztasunean eragina dute
Grabatzea eta deposizioa dira hiru dimentsioko zirkuitu-egiturak oblearen gainazalean eraikitzeko prozesu nagusiak. Grabatze-prozesuan, gas erreaktiboak erreakzio kimiko bat jasaten du oblearen gainazaleko materialarekin. Bitartean, ekipamenduaren barruko RF elikatze-iturriak eta gas-fluxuaren kontrolak bezalako osagaiek beroa sortzen dute, eta horrek oblearen eta ekipamenduaren osagaien tenperatura igotzea eragiten du. Oblearen euskarriaren edo ekipamenduaren oinarriaren hedapen termikoaren koefizientea ez bada bat oblearenarekin (siliziozko materialaren hedapen termikoaren koefizientea gutxi gorabehera 2,6×10⁻⁶/℃ da), tentsio termikoa sortuko da tenperatura aldatzen denean, eta horrek pitzadura txikiak edo deformazioak sor ditzake oblearen gainazalean.
Deformazio mota honek eragina izango du grabatze-sakoneran eta alboko hormaren bertikaltasunean, grabatutako ildoen, zuloen eta beste egitura batzuen neurriak diseinu-eskakizunetatik aldentzea eraginez. Era berean, film mehearen deposizio-prozesuan, hedapen termikoaren aldeak barne-tentsioa eragin dezake metatutako film mehean, eta horrek arazoak sor ditzake, hala nola filmaren pitzadurak eta zuritzea, eta horrek txiparen errendimendu elektrikoan eta epe luzerako fidagarritasunean eragiten du. Siliziozko materialen antzeko hedapen termikoaren koefizientea duten granitozko oinarriak erabiltzeak tentsio termikoa eraginkortasunez murriztu dezake eta grabatze- eta deposizio-prozesuen egonkortasuna eta zehaztasuna bermatu.
Ontziratze-etapa: Desoreka termikoak fidagarritasun-arazoak eragiten ditu
Erdieroaleen ontziratze-fasean, txiparen eta ontziratze-materialaren (adibidez, epoxi erretxina, zeramika, etab.) arteko hedapen termikokoefizienteen bateragarritasuna oso garrantzitsua da. Txip-en nukleo-materiala den silizioaren hedapen termikokoefizientea nahiko baxua da, ontziratze-material gehienena, berriz, nahiko altua da. Txip-aren tenperatura erabiltzean aldatzen denean, tentsio termikoa sortuko da txiparen eta ontziratze-materialaren artean, hedapen termikokoefizienteen arteko desadostasunagatik.
Tenperatura-ziklo errepikatuen eraginpean (txiparen funtzionamenduan zehar berotzea eta hoztea, adibidez) tentsio termiko honek txiparen eta ontziratze-substratuaren arteko soldadura-junturetan nekearen ondoriozko pitzadurak sor ditzake, edo txiparen gainazaleko lotura-kableak erortzea eragin dezake, eta horrek, azken finean, txiparen konexio elektrikoa huts egitea dakar. Siliziozko materialen hedapen termikoaren koefizientea duten ontziratze-substratuen materialak aukeratuz eta ontziratze-prozesuan zehar zehaztasun-detekziorako egonkortasun termiko bikaina duten granitozko proba-plataformak erabiliz, desadostasun termikoaren arazoa eraginkortasunez murriztu daiteke, ontziratzearen fidagarritasuna hobetu daiteke eta txiparen bizitza erabilgarria luzatu daiteke.
Ekoizpen-ingurunea kontrolatzea: ekipamenduen eta fabrika-eraikinen egonkortasun koordinatua
Fabrikazio-prozesuan zuzenean eragiteaz gain, hedapen termikoaren koefizientea erdieroaleen lantegien ingurumen-kontrol orokorrarekin ere lotuta dago. Erdieroaleen ekoizpen-tailer handietan, aire girotuko sistemen abiaraztea eta gelditzea eta ekipamendu-multzoen bero-xahutzea bezalako faktoreek ingurumen-tenperaturaren gorabeherak eragin ditzakete. Fabrika-zoruaren, ekipamendu-oinarrien eta beste azpiegituren hedapen termikoaren koefizientea altuegia bada, epe luzeko tenperatura-aldaketek zorua pitzatzea eta ekipamenduaren oinarria mugitzea eragingo dute, eta horrela, fotolitografia-makinen eta grabatzeko makinen moduko doitasun-ekipoen zehaztasunean eragina izango dute.
Granitozko oinarriak ekipamenduen euskarri gisa erabiliz eta hedapen termiko koefiziente baxua duten fabrikako eraikuntza-materialekin konbinatuz, ekoizpen-ingurune egonkor bat sor daiteke, ingurumen-deformazio termikoak eragindako ekipamenduen kalibrazio-maiztasuna eta mantentze-kostuak murriztuz, eta erdieroaleen ekoizpen-lerroaren epe luzerako funtzionamendu egonkorra bermatuz.
Hedapen termikoaren koefizienteak erdieroaleen fabrikazioaren bizi-ziklo osoan zehar eragiten du, materialen hautaketatik hasi eta prozesuaren kontroletik hasi eta ontziratzera eta probatzeraino. Hedapen termikoaren eragina zorrotz kontuan hartu behar da lotura guztietan. Granitozko oinarriek, hedapen termikoaren koefiziente ultra-baxuarekin eta beste propietate bikain batzuekin, oinarri fisiko egonkorra eskaintzen dute erdieroaleen fabrikaziorako eta berme garrantzitsu bihurtzen dira txiparen fabrikazio-prozesuen garapena zehaztasun handiagorantz sustatzeko.
Argitaratze data: 2025eko maiatzaren 20a