Í framleiðslu hálfleiðara, þar sem leitast er við hámarks nákvæmni, er varmaþenslustuðullinn einn af lykilþáttunum sem hafa áhrif á gæði vöru og stöðugleika framleiðslu. Í öllu ferlinu, frá ljósritun og etsun til umbúða, getur mismunur á varmaþenslustuðlum efna haft áhrif á nákvæmni framleiðslu á ýmsa vegu. Hins vegar hefur granítgrunnurinn, með afar lágan varmaþenslustuðul, orðið lykillinn að því að leysa þetta vandamál.
Litografíuferli: Hitaaflögun veldur fráviki í mynstri
Ljósmyndataka er kjarnastig í framleiðslu hálfleiðara. Með ljósmyndatökuvél eru rafrásarmynstur á grímunni flutt á yfirborð skífunnar sem er húðuð með ljósþoli. Í þessu ferli eru hitastjórnun inni í ljósmyndatökuvélinni og stöðugleiki vinnuborðsins afar mikilvæg. Tökum hefðbundin málmefni sem dæmi. Varmaþenslustuðull þeirra er um það bil 12 × 10⁻⁶/℃. Við notkun ljósmyndavélarinnar mun hiti sem myndast af leysigeislagjafa, ljóslinsum og vélrænum íhlutum valda því að hitastig búnaðarins hækkar um 5-10 ℃. Ef vinnuborð litmyndavélarinnar notar málmgrunn getur 1 metra langur grunnur valdið þensluaflögun upp á 60-120 μm, sem mun leiða til breytinga á hlutfallslegri stöðu milli grímunnar og skífunnar.
Í háþróuðum framleiðsluferlum (eins og 3nm og 2nm) er bilið milli smára aðeins nokkrir nanómetrar. Slík lítil hitaaflögun nægir til að valda því að ljósmyndamynstrið skekkist, sem leiðir til óeðlilegra smáratenginga, skammhlaupa eða opinna hringrása og annarra vandamála, sem leiðir beint til bilunar í flísarvirkni. Varmaþenslustuðull granítgrunnsins er aðeins 0,01μm/°C (þ.e. (1-2) ×10⁻⁶/℃) og aflögunin við sömu hitastigsbreytingu er aðeins 1/10-1/5 af aflögun málms. Það getur veitt stöðugan burðargrunn fyrir ljósmyndavélina, tryggt nákvæma flutning ljósmyndamynstursins og bætt verulega afköst flísarframleiðslu.
Etsun og útfelling: Áhrif á víddarnákvæmni mannvirkisins
Etsun og útfelling eru lykilferlin við að smíða þrívíddarrásarbyggingar á yfirborði skífu. Við etsun gengst hvarfgjarnt gas undir efnahvarf við yfirborðsefni skífunnar. Á sama tíma mynda íhlutir eins og RF aflgjafi og gasflæðisstýring inni í búnaðinum hita, sem veldur því að hitastig skífunnar og íhluta búnaðarins hækkar. Ef varmaþenslustuðull skífuburðarins eða botns búnaðarins passar ekki við skífuna (varmaþenslustuðull kísilsefnis er um það bil 2,6 × 10⁻⁶/℃), mun varmaspenna myndast þegar hitastigið breytist, sem getur valdið smávægilegum sprungum eða aflögun á yfirborði skífunnar.
Þessi tegund aflögunar mun hafa áhrif á etsdýpt og lóðrétta hliðarvegginn, sem veldur því að stærð etsuðu raufanna, gegnumganganna og annarra mannvirkja víkur frá hönnunarkröfum. Á sama hátt, í þunnfilmuútfellingarferlinu, getur mismunur á varmaþenslu valdið innri spennu í útfelldu þunnfilmunni, sem leiðir til vandamála eins og sprungna og flögnunar filmunnar, sem hefur áhrif á rafmagnsafköst og langtímaáreiðanleika flísarinnar. Notkun granítgrunna með varmaþenslustuðul svipaðan og kísillefna getur dregið úr varmaspennu á áhrifaríkan hátt og tryggt stöðugleika og nákvæmni ets- og útfellingarferlanna.
Pökkunarstig: Hitamisræmi veldur áreiðanleikavandamálum
Í umbúðaferli hálfleiðara er samhæfni varmaþenslustuðlanna milli örgjörvans og umbúðaefnisins (eins og epoxy plastefnis, keramik o.s.frv.) afar mikilvæg. Varmaþenslustuðull kísils, kjarnaefnis örgjörvans, er tiltölulega lágur, en flestra umbúðaefna er tiltölulega hár. Þegar hitastig örgjörvans breytist við notkun mun varmaspenna myndast milli örgjörvans og umbúðaefnisins vegna ósamræmis varmaþenslustuðlanna.
Þetta hitaspennuálag, undir áhrifum endurtekinna hitahringrása (eins og upphitunar og kælingar við notkun örgjörvans), getur leitt til þreytusprungna í lóðtengingum milli örgjörvans og umbúðaundirlagsins, eða valdið því að tengivírarnir á yfirborði örgjörvans detti af, sem að lokum leiðir til bilunar í rafmagnstengingu örgjörvans. Með því að velja umbúðaundirlagsefni með varmaþenslustuðul sem er nálægt kísillefnum og nota granítprófunarpalla með framúrskarandi hitastöðugleika til að greina nákvæmni meðan á umbúðaferlinu stendur, er hægt að draga úr vandamálinu með hitamisræmi á áhrifaríkan hátt, bæta áreiðanleika umbúða og lengja líftíma örgjörvans.
Stjórnun framleiðsluumhverfis: Samræmd stöðugleiki búnaðar og verksmiðjubygginga
Auk þess að hafa bein áhrif á framleiðsluferlið tengist varmaþenslustuðullinn einnig heildarumhverfisstjórnun hálfleiðaraverksmiðja. Í stórum hálfleiðaraframleiðsluverkstæðum geta þættir eins og ræsing og stöðvun loftræstikerfa og varmaleiðsla búnaðarklasa valdið sveiflum í umhverfishita. Ef varmaþenslustuðull verksmiðjugólfsins, búnaðargrunna og annarra innviða er of hár, munu langtímahitabreytingar valda því að gólfið springur og grunnur búnaðarins færist til, sem hefur áhrif á nákvæmni nákvæmnibúnaðar eins og ljósritunarvéla og etsvéla.
Með því að nota granítgrunna sem stuðning við búnað og sameina þá við byggingarefni úr verksmiðjum með lága varmaþenslustuðla er hægt að skapa stöðugt framleiðsluumhverfi, draga úr tíðni kvörðunar búnaðar og viðhaldskostnaði vegna varmaaflögunar í umhverfinu og tryggja langtíma stöðugan rekstur framleiðslulínu hálfleiðara.
Varmaþenslustuðullinn nær yfir allan líftíma framleiðslu hálfleiðara, allt frá efnisvali, ferlisstýringu til pökkunar og prófana. Áhrif varmaþenslu þarf að hafa í huga í hverju skrefi. Granítgrunnar, með afar lágum varmaþenslustuðli og öðrum framúrskarandi eiginleikum, veita stöðugan efnislegan grunn fyrir framleiðslu hálfleiðara og verða mikilvæg trygging fyrir því að efla þróun örgjörvaframleiðsluferla í átt að meiri nákvæmni.
Birtingartími: 20. maí 2025