EN
U skladu s člankom 3. stavkom 1.
Termalna kontrola u fotolitografiji i graviranju
Tijekom procesa fotolitografije i graviranja, kreiraju se dizajni čipova. Stoga se ovi procesi moraju provoditi s ekstremnom toplinskom stabilnošću. Čak i temperaturne fluktuacije male od ±0,05°C mogu rezultirati kritičnim promjenama dimenzija i negativno utjecati na prinose proizvodnje. Osim toga, širenje toplinske supstrate može uzrokovati nepravilno poravnanje maske tijekom izlaganja fotoresist. Nadalje, nestabilne temperature mogu narušiti reakcije etžera, što je posebno problematično u plazmatičkom etžeru. Studija SEMATECH iz 2023. godine otkrila je da je toplinski odlazak uzrok 15%-22% više mana u distribuciji energije jona ispod 5 nm čvorova. Kako bi se izbjegli ti problemi, proizvođači koriste specijalizirane hladnjače s čukovima za hlađenje tekućinom i sustavima za hlađenje dušikom zatvorenim krugom. Iako su ti sustavi napredni i mogu održavati stabilnost od ± 0,01 °C, primjena tih sustava za postizanje toplinske kontrole kako bi se očuvao integritet značajki ispod 3 nm još uvijek je veliki inženjerski izazov u industriji proizvodnje poluprovodnika.
Izazovi kontrole temperature povezani s implantacijom iona i CMP-om
U tom slučaju, u skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) ovog članka, za potrebe primjene ovog članka, za proizvodnju električne energije u skladu s člankom 2. točkom (a) ovog članka, potrebno je utvrditi: Implantatori su odgovorni za najveću proizvodnju topline, obično u rasponu od 1015 kW zbog ionskih ubrzivača. Bilo kakvo zagrijavanje pločice iznad 45 stupnjeva će uzrokovati ozbiljne probleme s mimetički kontroliranim ionskim dopantima i toplinski indukiranim spojevima. U slučaju da se primjenjuje CMP, to znači da se ne može koristiti CMP. Ako je izloženost od 30 +/- 1 stupnjeva dovoljna, to može dovesti do povećanja količine termalno izazvanih oksida i nejednakog nošenja nitridnih barijera. Za to se u najsavremenijim proizvodnim pogonima koristi složena hladnjača s mnogim zonama. Kriogeni izmjenjivači topline će hladiti implantate na -40 stupnjeva Celzijusa, i kontrolirati Peltierov ljuljak na 0,1 stupnjeva. U industriji je dobro poznato da granice tih kontrola dovode do gubitka prinosa od 12% do 18% u proizvodnji poluprovodnika.
Najnovije tehnike pakiranja kao što su 2.5D i 3D integracija i pakiranje čipletova pokreću potražnju za naprednim hlađenjem u poluprovodnicima. Kad proizvođači pakiraju male tranzistore, oni proizvode ekstremnu toplinu od više od 1000 vati po kvadratnom centimetru. Bez hlađenja, materijali se mogu deformirati i delaminirati te razdvojiti slojeve, što dovodi do ogromnih gubitaka proizvodnje. Refrigerativna rješenja ključna su za održavanje integriteta strukture u sastavljanju matica i hibridnim vezivanjima te za održavanje dimenzionalne stabilnosti sustava pod ekstremnim toplinskim opterećenjima.
Termalni izazovi u obradi FOWLP-a i TSV-a
U skladu s člankom 3. stavkom 1. Za FOWLP, epoksidno oblikujuće spojeve zahtijevaju ravnomjernu raspodjelu temperature na 300 mm obloge. Napeti u slojevima redistribucije javljaju se čak i od +/- 0,3 stupnjeva Celzijusa. TSV ima jednako izazovna pitanja koja proizlaze iz galvaniranja bakra TSV-a. Toplota koja nastaje tijekom ovog procesa dovodi do stvaranja praznina unutar vija kada temperatura premaši 50 stupnjeva Celzijusa. Kako bi se suočili s tim toplinskim izazovima, proizvođači poluprovodnika koriste specijalizirane hladnjače za određenu uporabu.
U slučaju da je to potrebno, potrebno je utvrditi i utvrditi odgovarajuće mjere za zaštitu od emisija.
Preprečavanje odlaska tijekom aktivirane vezivanja plazmom
Očuvanje poravnanosti u nanometarskom stupnju tijekom stabljanja
Kako se hibridna veza kreće prema međusobno povezanim visinama ispod 10 μm, a gustoća snage 3D-IC-ova raste, potreba za integriranim hlađenjem tekućine u interpozora za učinkovito uklanjanje toplote postaje kritična. Ova evolucija zahtijeva hladnjaču u razini poluprovodnika za skalabilnu naprednu ambalažu.
Ustanovljene primjene: kvantno računarstvo, fotonika i EUV metrologija
Potreba za kriogenskim hlađenjem u proizvodnji superprovodnih kubita
Proizvodnja superprovodnih kvantnih bita (kubita) zahtijeva vrlo sofisticirane hladnjače sposobne raditi blizu apsolutne nule. Kvantni procesori moraju biti izolirani od okoliša i održavani na temperaturi od 20 milikelvina (mK) ili niže kako bi se smanjila toplinska buka i osiguralo da kvantni bitovi ostanu dovoljno koherentni za izračune kako bi se smanjile pogreške. U slučaju da se radi o proizvodnji električne energije, potrebno je utvrditi razinu toplotne energije koja se može koristiti za proizvodnju električne energije. Najnovija generacija hladnjaka za razblažavanje dolazi s prilagođenim hladnim fazama koje su dizajnirane tako da minimiziraju vibracije, kao i sofisticiranim toplinskim štitovima koji omogućuju stabilnost temperature tijekom proizvodnje Josephsonovih spojeva (JJs) da bude bolja od 0,5 mK. To pokazuje da se vrijeme koherencije qubita može produžiti za 100 puta u usporedbi s prethodnim sustavima, što može biti od značajne praktične vrijednosti.
"Stražnja za stabilnošću" je za EUV-izvore i optiku za temperature ispod 0,1 °C.
Za proces litografije EUV-a ključna je kvalitetna tehnologija hlađenja. EUV svjetlosni izvori su snažne plazma od metala koje proizvode otprilike 200 kW topline. Proces litografije EUV uključuje reflektornu optiku gdje su zrcala iznimno osjetljiva na promjene. Stoga bi svaka promjena temperature od +0,05°C ili -0,05°C mogla utjecati na valne dužine k=13,5 nanometara i uzrokovati defocus optike. Za izbjegavanje toga, proizvođači primjenjuju višeslojno hlađenje plazmah i hladnjake zatvorenog ciklusa na ogledala. U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, prijenos fotona u zraku može se provesti na temelju postupka utvrđenog u članku 2. stavku 2. točkom (a) ovog članka. Kako je izvijestila industrija, prinosi će pasti između 12% i 18% u pogledu preklapanja kada su temperature iznad tolerantnosti od 0,1 °C. Stoga je za proizvođače koji žele proizvoditi čipove manjih od 3 nanometra ključno upravljanje toplinom.
Česta pitanja
Zašto je toplinska stabilnost ključna u proizvodnji poluprovodnika?
Za održavanje toplinske stabilnosti pri proizvodnji poluprovodnika, male promjene temperature moraju se kontrolirati kako bi se spriječile nedostatci u čipovima, posebno za nanometarnu razinu.
Koje su neke inovativne metode pakiranja na koje utječe toplinsko upravljanje?
Metode poput 2.5D/3D integracije, arhitekture čipleta i FOWLP-a moraju kontrolirati temperature kako bi se izbjeglo iskrivljanje materijala i maksimizirali prinosi procesa.
Koje prednosti kriogeno hlađenje pruža kvantnim računarima?
Na iznimno niskim temperaturama toplinska buka se smanjuje i vrijeme koherencije kvantnih bita (kubita) se poboljšava, omogućavajući bolje kvantne izračune.