Коллектив исследователей из ведущих университетов Китая разработал революционную методику анализа дефектов при производстве полупроводников. Применив уникальную технику «заморозки» одного из ключевых технологических этапов, им удалось не просто выявить, но и практически устранить главную причину брака. Это достижение открывает путь к значительной экономии в столь затратной индустрии.
Исторически уровень брака при серийном выпуске чипов не превышал 5-8%. Однако с переходом на более тонкие техпроцессы и увеличением площади кристаллов ситуация резко ухудшилась. В современных условиях до 50% и более выпускаемых микросхем могли оказаться дефектными. Одним из главных «виновников» этой проблемы стал фоторезист — светочувствительный материал, похожий на краску, который используется для переноса схемы чипа на кремниевую пластину. От его свойств зависит точность и четкость всех микроскопических линий и компонентов.
В чем заключался научный прорыв?
Ученые из Пекинского университета (Peking University) совместно с коллегами из Университета Цинхуа (Tsinghua University) и Университета Гонконга (University of Hong Kong) сфокусировались на этапе смыва отработанного фоторезиста после его экспонирования. Современные фоторезисты — это полимеры, молекулы которых в процессе производства могут случайным образом слипаться и оседать на поверхности пластины, создавая дефекты размером в нанометры.
Чтобы поймать этот момент, исследователи применили остроумный метод: они резко охладили смывающую жидкость до криогенной температуры -175 °C. Эта мгновенная «заморозка» позволила сохранить и зафиксировать расположение частиц фоторезиста в жидкости в их естественном состоянии. Полученный ледяной слепок был затем изучен с помощью метода электронно-лучевой томографии.
- Были выявлены очаги, где молекулы фоторезиста начинали формировать осадочные структуры размером около 30 нм — будущие дефекты чипа.
- Около 70% нерастворенного фоторезиста скапливалось на границе раздела сред «жидкость-воздух», что указало на основную зону риска.
Основываясь на этих данных, ученые предложили два ключевых усовершенствования:
- Корректировка температуры отжига для предотвращения расслоения полимеров.
- Оптимизация процесса удаления нерастворенных частиц на стадии проявления рисунка.
Внедрение этих мер в рамках эксперимента привело к ошеломляющему результату — уровень брака был сокращен на 99%.
Безусловно, для разных типов фоторезистов и производственных линий конкретные цифры могут варьироваться. Однако китайские исследователи продемонстрировали принципиально новый путь для борьбы с дефектами. Их методика глубокого анализа и точечной оптимизации процессов дает производителям чипов мощный инструмент для повышения выхода годной продукции. В конечном счете, это напрямую ведет к снижению себестоимости производства, что является одной из главных стратегических задач всей полупроводниковой отрасли.
Подписывайтесь на нашу группу в ВК — VRM: Game News, где мы регулярно постим техно-мемы, новости видеоигр и технологий. Так же подписывайтесь на наш YouTube TikTok RUTUBE. Там мы обучаем правильно собирать ПК, а так же проводим тесты термоинтерфейсов и различного ПК железа.
