In u campu di a fabricazione di semiconduttori, chì persegue a massima precisione, u cuefficiente di dilatazione termica hè unu di i parametri principali chì influenzanu a qualità di u produttu è a stabilità di a pruduzzione. In tuttu u prucessu, da a fotolitografia, l'incisione à l'imballaggio, e differenze in i cuefficienti di dilatazione termica di i materiali ponu interferisce cù a precisione di fabricazione in diversi modi. Tuttavia, a basa di granitu, cù u so cuefficiente di dilatazione termica ultra-bassu, hè diventata a chjave per risolve stu prublema.
Prucessu di litografia: A deformazione termica provoca a deviazione di u mudellu
A fotolitografia hè una tappa fundamentale in a fabricazione di semiconduttori. Attraversu una macchina di fotolitografia, i mudelli di circuitu nantu à a maschera sò trasferiti à a superficia di a fetta rivestita di fotoresist. Durante stu prucessu, a gestione termica in a macchina di fotolitografia è a stabilità di u tavulinu di travagliu sò di vitale impurtanza. Pigliate cum'è esempiu i materiali metallichi tradiziunali. U so coefficientu di dilatazione termica hè di circa 12 × 10⁻⁶ / ℃. Durante u funziunamentu di a macchina di fotolitografia, u calore generatu da a fonte di luce laser, e lenti ottiche è i cumpunenti meccanichi farà chì a temperatura di l'apparecchiatura aumenti di 5-10 ℃. Se u tavulinu di travagliu di a macchina di litografia usa una basa metallica, una basa longa 1 metru pò causà una deformazione di dilatazione di 60-120 μm, chì porterà à un cambiamentu in a pusizione relativa trà a maschera è a fetta.
In i prucessi di fabricazione avanzati (cum'è 3 nm è 2 nm), a spaziatura di i transistor hè solu di pochi nanometri. Una tale piccula deformazione termica hè sufficiente per causà un disallineamentu di u mudellu di fotolitografia, purtendu à cunnessione anormali di transistor, corti circuiti o circuiti aperti, è altri prublemi, chì risultanu direttamente in u fallimentu di e funzioni di u chip. U coefficientu di dilatazione termica di a basa di granitu hè bassu cum'è 0,01 μm / ° C (vale à dì, (1-2) × 10⁻⁶ / ℃), è a deformazione sottu à u listessu cambiamentu di temperatura hè solu 1/10-1/5 di quella di u metallu. Pò furnisce una piattaforma portante stabile per a macchina di fotolitografia, assicurendu u trasferimentu precisu di u mudellu di fotolitografia è migliurendu significativamente u rendimentu di a fabricazione di chip.
Incisione è deposizione: Affettanu a precisione dimensionale di a struttura
L'incisione è a deposizione sò i prucessi chjave per a custruzzione di strutture di circuiti tridimensionali nantu à a superficia di a cialda. Durante u prucessu d'incisione, u gas reattivu subisce una reazione chimica cù u materiale di a superficia di a cialda. Intantu, i cumpunenti cum'è l'alimentazione RF è u cuntrollu di u flussu di gas in l'equipaggiu generanu calore, pruvucendu l'aumentu di a temperatura di a cialda è di i cumpunenti di l'equipaggiu. Se u coefficientu di dilatazione termica di u supportu di a cialda o di a basa di l'equipaggiu ùn currisponde micca à quellu di a cialda (u coefficientu di dilatazione termica di u materiale di siliciu hè circa 2,6 × 10⁻⁶/℃), una tensione termica serà generata quandu a temperatura cambia, ciò chì pò causà piccule crepe o deformazioni nantu à a superficia di a cialda.
Stu tipu di deformazione affetterà a prufundità di incisione è a verticalità di a parete laterale, pruvucendu chì e dimensioni di e scanalature incise, i fori passanti è altre strutture si discostinu da i requisiti di cuncepimentu. In listessu modu, in u prucessu di deposizione di film sottile, a differenza in l'espansione termica pò causà stress internu in u film sottile depositatu, purtendu à prublemi cum'è a screpolatura è u sbucciamentu di u film, chì affettanu e prestazioni elettriche è l'affidabilità à longu andà di u chip. L'usu di basi di granitu cù un coefficientu di espansione termica simile à quellu di i materiali di silicone pò riduce efficacemente u stress termicu è assicurà a stabilità è a precisione di i prucessi di incisione è di deposizione.
Fase di imballaggio: A discrepanza termica provoca prublemi di affidabilità
In a fase di imballaggio di semiconduttori, a cumpatibilità di i coefficienti di dilatazione termica trà u chip è u materiale di imballaggio (cum'è a resina epossidica, a ceramica, ecc.) hè di vitale impurtanza. U coefficientu di dilatazione termica di u siliciu, u materiale principale di i chip, hè relativamente bassu, mentre quellu di a maiò parte di i materiali di imballaggio hè relativamente altu. Quandu a temperatura di u chip cambia durante l'usu, si verifica una tensione termica trà u chip è u materiale di imballaggio per via di a discrepanza di i coefficienti di dilatazione termica.
Stu stress termicu, sottu l'effettu di cicli di temperatura ripetuti (cum'è u riscaldamentu è u raffreddamentu durante u funziunamentu di u chip), pò purtà à a frattura di fatica di i giunti di saldatura trà u chip è u substratu di imballaggio, o fà cascà i fili di cunnessione nantu à a superficia di u chip, risultendu infine in u fallimentu di a cunnessione elettrica di u chip. Scegliendu materiali di substratu di imballaggio cù un coefficientu di dilatazione termica vicinu à quellu di i materiali di silicone è aduprendu piattaforme di prova in granitu cù una eccellente stabilità termica per una rilevazione precisa durante u prucessu di imballaggio, u prublema di a discrepanza termica pò esse riduttu efficacemente, l'affidabilità di l'imballaggio pò esse migliorata è a vita di serviziu di u chip pò esse prolungata.
Cuntrollu di l'ambiente di pruduzzione: A stabilità coordinata di l'attrezzature è di l'edificii di fabbrica
In più di influenzà direttamente u prucessu di fabricazione, u cuefficiente di dilatazione termica hè ancu ligatu à u cuntrollu ambientale generale di e fabbriche di semiconduttori. In i grandi attelli di pruduzzione di semiconduttori, fattori cum'è l'avviu è l'arrestu di i sistemi di climatizazione è a dissipazione di u calore di i gruppi di apparecchiature ponu causà fluttuazioni di a temperatura ambientale. Se u cuefficiente di dilatazione termica di u pianu di a fabbrica, di e basi di l'apparecchiature è di altre infrastrutture hè troppu altu, i cambiamenti di temperatura à longu andà faranu chì u pianu si crepi è chì e fundazioni di l'apparecchiature si spostinu, affettendu cusì a precisione di l'apparecchiature di precisione cum'è e macchine di fotolitografia è e macchine di incisione.
Utilizendu basi di granitu cum'è supporti per l'equipaggiamenti è cumbinenduli cù materiali di custruzzione di fabbrica cù bassi coefficienti di dilatazione termica, si pò creà un ambiente di pruduzzione stabile, riducendu a frequenza di calibrazione di l'equipaggiamenti è i costi di manutenzione causati da a deformazione termica ambientale, è assicurendu u funziunamentu stabile à longu andà di a linea di pruduzzione di semiconduttori.
U cuefficiente di dilatazione termica attraversa tuttu u ciclu di vita di a fabricazione di semiconduttori, da a selezzione di i materiali, u cuntrollu di u prucessu à l'imballaggio è a prova. L'impattu di a dilatazione termica deve esse cunsideratu strettamente in ogni ligame. E basi di granitu, cù u so cuefficiente di dilatazione termica ultra-bassu è altre proprietà eccellenti, furniscenu una basa fisica stabile per a fabricazione di semiconduttori è diventanu una garanzia impurtante per prumove u sviluppu di i prucessi di fabricazione di chip versu una precisione più alta.
Data di publicazione: 20 di maghju di u 2025