अर्धवाहक उत्पादन क्षेत्रात, जे अंतिम अचूकतेचा पाठपुरावा करते, थर्मल एक्सपेंशनचा गुणांक हा उत्पादनाच्या गुणवत्तेवर आणि उत्पादन स्थिरतेवर परिणाम करणाऱ्या मुख्य पॅरामीटर्सपैकी एक आहे. फोटोलिथोग्राफी, एचिंगपासून पॅकेजिंगपर्यंतच्या संपूर्ण प्रक्रियेत, सामग्रीच्या थर्मल एक्सपेंशन गुणांकांमधील फरक विविध प्रकारे उत्पादन अचूकतेमध्ये व्यत्यय आणू शकतात. तथापि, ग्रॅनाइट बेस, त्याच्या अल्ट्रा-लो थर्मल एक्सपेंशन गुणांकासह, ही समस्या सोडवण्याची गुरुकिल्ली बनली आहे.
लिथोग्राफी प्रक्रिया: थर्मल विकृतीमुळे पॅटर्न विचलन होते
फोटोलिथोग्राफी ही सेमीकंडक्टर उत्पादनातील एक मुख्य पायरी आहे. फोटोलिथोग्राफी मशीनद्वारे, मास्कवरील सर्किट पॅटर्न फोटोरेझिस्टने लेपित वेफरच्या पृष्ठभागावर हस्तांतरित केले जातात. या प्रक्रियेदरम्यान, फोटोलिथोग्राफी मशीनमधील थर्मल व्यवस्थापन आणि वर्कटेबलची स्थिरता अत्यंत महत्त्वाची आहे. पारंपारिक धातूचे साहित्य उदाहरण म्हणून घ्या. त्यांचा थर्मल विस्तार गुणांक अंदाजे १२×१०⁻⁶/℃ आहे. फोटोलिथोग्राफी मशीनच्या ऑपरेशन दरम्यान, लेसर प्रकाश स्रोत, ऑप्टिकल लेन्स आणि यांत्रिक घटकांद्वारे निर्माण होणारी उष्णता उपकरणाचे तापमान ५-१० ℃ ने वाढवेल. जर लिथोग्राफी मशीनच्या वर्कटेबलमध्ये धातूचा बेस वापरला गेला तर १ मीटर लांबीच्या बेसमुळे ६०-१२० μm चे विस्तार विकृतीकरण होऊ शकते, ज्यामुळे मास्क आणि वेफरमधील सापेक्ष स्थितीत बदल होईल.
प्रगत उत्पादन प्रक्रियांमध्ये (जसे की 3nm आणि 2nm), ट्रान्झिस्टरमधील अंतर फक्त काही नॅनोमीटर असते. इतके लहान थर्मल विकृतीकरण फोटोलिथोग्राफी पॅटर्न चुकीचे संरेखित करण्यासाठी पुरेसे आहे, ज्यामुळे असामान्य ट्रान्झिस्टर कनेक्शन, शॉर्ट सर्किट किंवा ओपन सर्किट आणि इतर समस्या उद्भवतात, ज्यामुळे चिप फंक्शन्स थेट बिघाड होतात. ग्रॅनाइट बेसचा थर्मल विस्तार गुणांक 0.01μm/°C (म्हणजेच, (1-2) ×10⁻⁶/℃) इतका कमी आहे आणि त्याच तापमान बदलाखाली विकृतीकरण धातूच्या तुलनेत फक्त 1/10-1/5 आहे. ते फोटोलिथोग्राफी मशीनसाठी एक स्थिर लोड-बेअरिंग प्लॅटफॉर्म प्रदान करू शकते, फोटोलिथोग्राफी पॅटर्नचे अचूक हस्तांतरण सुनिश्चित करते आणि चिप उत्पादनाचे उत्पादन लक्षणीयरीत्या सुधारते.
कोरीवकाम आणि निक्षेपण: संरचनेच्या मितीय अचूकतेवर परिणाम होतो
वेफर पृष्ठभागावर त्रिमितीय सर्किट स्ट्रक्चर्स बांधण्यासाठी एचिंग आणि डिपॉझिशन ही प्रमुख प्रक्रिया आहेत. एचिंग प्रक्रियेदरम्यान, रिअॅक्टिव्ह गॅस वेफरच्या पृष्ठभागाच्या मटेरियलसह रासायनिक अभिक्रिया करतो. दरम्यान, उपकरणांमधील आरएफ पॉवर सप्लाय आणि गॅस फ्लो कंट्रोल सारखे घटक उष्णता निर्माण करतात, ज्यामुळे वेफर आणि उपकरण घटकांचे तापमान वाढते. जर वेफर कॅरियर किंवा उपकरण बेसचा थर्मल एक्सपेंशनचा गुणांक वेफरशी जुळत नसेल (सिलिकॉन मटेरियलचा थर्मल एक्सपेंशनचा गुणांक अंदाजे 2.6×10⁻⁶/℃ आहे), तर तापमान बदलल्यावर थर्मल स्ट्रेस निर्माण होईल, ज्यामुळे वेफरच्या पृष्ठभागावर लहान क्रॅक किंवा वॉर्पिंग होऊ शकते.
या प्रकारच्या विकृतीमुळे कोरीव कामाची खोली आणि बाजूच्या भिंतीची उभ्यापणा प्रभावित होईल, ज्यामुळे कोरलेल्या खोबणीचे परिमाण, छिद्रे आणि इतर संरचनांमधून डिझाइन आवश्यकतांपासून विचलित होतील. त्याचप्रमाणे, पातळ फिल्म जमा करण्याच्या प्रक्रियेत, थर्मल विस्तारातील फरक जमा केलेल्या पातळ फिल्ममध्ये अंतर्गत ताण निर्माण करू शकतो, ज्यामुळे फिल्म क्रॅक होणे आणि सोलणे यासारख्या समस्या उद्भवू शकतात, ज्यामुळे चिपची विद्युत कार्यक्षमता आणि दीर्घकालीन विश्वासार्हता प्रभावित होते. सिलिकॉन मटेरियलसारखे थर्मल विस्तार गुणांक असलेल्या ग्रॅनाइट बेसचा वापर थर्मल ताण प्रभावीपणे कमी करू शकतो आणि एचिंग आणि जमा करण्याच्या प्रक्रियेची स्थिरता आणि अचूकता सुनिश्चित करू शकतो.
पॅकेजिंग टप्पा: थर्मल जुळणीमुळे विश्वासार्हतेचे प्रश्न निर्माण होतात
सेमीकंडक्टर पॅकेजिंग टप्प्यात, चिप आणि पॅकेजिंग मटेरियल (जसे की इपॉक्सी रेझिन, सिरेमिक्स इ.) मधील थर्मल एक्सपेंशन कोएन्शियंटची सुसंगतता अत्यंत महत्त्वाची असते. चिप्सचा मुख्य मटेरियल असलेल्या सिलिकॉनचा थर्मल एक्सपेंशन कोएन्शियंट तुलनेने कमी असतो, तर बहुतेक पॅकेजिंग मटेरियलचा तो तुलनेने जास्त असतो. वापराच्या दरम्यान जेव्हा चिपचे तापमान बदलते, तेव्हा थर्मल एक्सपेंशन कोएन्शियंटच्या जुळत नसल्यामुळे चिप आणि पॅकेजिंग मटेरियलमध्ये थर्मल ताण येतो.
वारंवार होणाऱ्या तापमान चक्रांच्या (जसे की चिपच्या ऑपरेशन दरम्यान गरम करणे आणि थंड करणे) प्रभावाखाली, या थर्मल स्ट्रेसमुळे चिप आणि पॅकेजिंग सब्सट्रेटमधील सोल्डर जॉइंट्समध्ये थकवा येऊ शकतो किंवा चिपच्या पृष्ठभागावरील बाँडिंग वायर्स खाली पडू शकतात, ज्यामुळे शेवटी चिपचे इलेक्ट्रिकल कनेक्शन बिघडू शकते. सिलिकॉन मटेरियलच्या जवळ थर्मल एक्सपेंशन गुणांक असलेले पॅकेजिंग सब्सट्रेट मटेरियल निवडून आणि पॅकेजिंग प्रक्रियेदरम्यान अचूकता शोधण्यासाठी उत्कृष्ट थर्मल स्थिरतेसह ग्रॅनाइट टेस्ट प्लॅटफॉर्म वापरून, थर्मल मिसॅमॅचची समस्या प्रभावीपणे कमी करता येते, पॅकेजिंगची विश्वासार्हता सुधारता येते आणि चिपचे सेवा आयुष्य वाढवता येते.
उत्पादन पर्यावरण नियंत्रण: उपकरणे आणि कारखाना इमारतींची समन्वित स्थिरता
उत्पादन प्रक्रियेवर थेट परिणाम करण्याव्यतिरिक्त, थर्मल एक्सपान्शनचा गुणांक अर्धसंवाहक कारखान्यांच्या एकूण पर्यावरणीय नियंत्रणाशी देखील संबंधित आहे. मोठ्या अर्धसंवाहक उत्पादन कार्यशाळांमध्ये, एअर कंडिशनिंग सिस्टमची सुरुवात आणि थांबा आणि उपकरणांच्या क्लस्टर्सचे उष्णता नष्ट होणे यासारख्या घटकांमुळे पर्यावरणीय तापमानात चढ-उतार होऊ शकतात. जर कारखान्याच्या मजल्यावरील, उपकरणांच्या तळांवर आणि इतर पायाभूत सुविधांच्या थर्मल विस्ताराचा गुणांक खूप जास्त असेल, तर दीर्घकालीन तापमान बदलांमुळे मजल्याला तडे जातील आणि उपकरणांचा पाया बदलेल, ज्यामुळे फोटोलिथोग्राफी मशीन आणि एचिंग मशीनसारख्या अचूक उपकरणांच्या अचूकतेवर परिणाम होईल.
उपकरणांच्या आधार म्हणून ग्रॅनाइट बेसचा वापर करून आणि त्यांना कमी थर्मल एक्सपेंशन गुणांक असलेल्या फॅक्टरी बिल्डिंग मटेरियलसह एकत्रित करून, एक स्थिर उत्पादन वातावरण तयार केले जाऊ शकते, ज्यामुळे पर्यावरणीय थर्मल विकृतीमुळे होणारे उपकरण कॅलिब्रेशन आणि देखभाल खर्चाची वारंवारता कमी होते आणि सेमीकंडक्टर उत्पादन लाइनचे दीर्घकालीन स्थिर ऑपरेशन सुनिश्चित होते.
थर्मल एक्सपेंशनचा गुणांक अर्धवाहक उत्पादनाच्या संपूर्ण जीवनचक्रात जातो, तो मटेरियल निवड, प्रक्रिया नियंत्रणापासून ते पॅकेजिंग आणि चाचणीपर्यंत. प्रत्येक दुव्यावर थर्मल एक्सपेंशनचा परिणाम काटेकोरपणे विचारात घेणे आवश्यक आहे. ग्रॅनाइट बेस, त्यांच्या अति-कमी थर्मल एक्सपेंशन गुणांक आणि इतर उत्कृष्ट गुणधर्मांसह, अर्धवाहक उत्पादनासाठी एक स्थिर भौतिक पाया प्रदान करतात आणि उच्च अचूकतेकडे चिप उत्पादन प्रक्रियेच्या विकासाला प्रोत्साहन देण्यासाठी एक महत्त्वाची हमी बनतात.
पोस्ट वेळ: मे-२०-२०२५