Utofauti wa michakato na bidhaa ndani ya tasnia ya elektroniki ndogo na semiconductor ni kubwa sana. Mtazamo wa majadiliano ya afya na usalama kazini katika sura hii unahusu uzalishaji wa semiconductor jumuishi saketi (IC) (zote katika bidhaa zenye msingi wa silicon na misombo ya valence III-V), utengenezaji wa bodi ya waya iliyochapishwa (PWB), bodi ya mzunguko iliyochapishwa (PCB) mkusanyiko na mkusanyiko wa kompyuta.

Sekta hii inaundwa na sehemu nyingi kuu. Jumuiya ya Sekta ya Elektroniki hutumia uainishaji ufuatao katika kuripoti data juu ya mwelekeo unaofaa, mauzo na ajira ndani ya tasnia:

• vipengele vya umeme

• umeme wa watumiaji

• mawasiliano ya simu

• mawasiliano ya ulinzi

• kompyuta na vifaa vya pembeni

• umeme wa viwandani

• umeme wa matibabu.

 

Vipengee vya kielektroniki ni pamoja na mirija ya elektroni (kwa mfano, kupokea, mirija ya kusudi maalum na televisheni), bidhaa za hali dhabiti (kwa mfano, transistors, diodi, ICs, diodi zinazotoa mwanga (LED) na vionyesho vya kioo kioevu (LCDs)) na passiv na vipengele vingine (kwa mfano, capacitors, resistors, coils, transfoma na swichi).

Vifaa vya kielektroniki vya watumiaji ni pamoja na seti za televisheni na bidhaa zingine za nyumbani na zinazobebeka za sauti na video, pamoja na vifaa vya habari kama vile kompyuta za kibinafsi, mashine za upitishaji za faksi na vifaa vya kujibu simu. Vifaa vya michezo ya kielektroniki na programu, mifumo ya usalama wa nyumbani, kaseti tupu za sauti na video na diski za kuruka, vifuasi vya elektroniki na jumla ya betri za msingi pia ziko chini ya kichwa cha kielektroniki cha watumiaji.

Mbali na madhumuni ya jumla na kompyuta maalumu, kompyuta na vifaa vya pembeni ni pamoja na vifaa vya kuhifadhia saidizi, vifaa vya pembejeo/vya kutoa (kwa mfano, kibodi, panya, vifaa vya kuchanganua macho na vichapishi), vituo na kadhalika. Ingawa mawasiliano ya simu, mawasiliano ya ulinzi na vifaa vya kielektroniki vya viwandani na matibabu vinatumia baadhi ya teknolojia sawa sehemu hizi pia zinahusisha vifaa maalum.

Kuibuka kwa tasnia ya elektroniki ndogo kumekuwa na athari kubwa katika mageuzi na muundo wa uchumi wa dunia. Kasi ya mabadiliko ndani ya mataifa yaliyoendelea kiviwanda duniani imeathiriwa sana na maendeleo ndani ya tasnia hii, haswa katika mageuzi ya mzunguko jumuishi. Kasi hii ya mabadiliko inawakilishwa kimchoro katika kalenda ya matukio ya idadi ya transistors kwa kila chip jumuishi cha mzunguko (ona mchoro 1).

Kielelezo 1. Transistors kwa chip jumuishi ya mzunguko

Umuhimu wa kiuchumi wa mauzo ya semiconductor duniani kote ni muhimu. Kielelezo cha 2 ni makadirio ya Chama cha Semiconductor kwa mauzo ya kimataifa na kikanda ya semiconductor kwa 1993 hadi 1998.

Kielelezo 2. Utabiri wa mauzo ya semiconductor duniani kote

Semiconductor ya IC na tasnia ya kuunganisha kompyuta/electronics ni ya kipekee ikilinganishwa na kategoria nyingi za viwandani katika muundo wa jamaa wa nguvu kazi zao za uzalishaji. Eneo la utengenezaji wa semiconductor lina asilimia kubwa ya waendeshaji wa kike wanaoendesha vifaa vya mchakato. Kazi zinazohusiana na waendeshaji kwa kawaida hazihitaji kuinua nzito au nguvu nyingi za kimwili. Pia, kazi nyingi za kazi zinahusisha ustadi mzuri wa gari na umakini kwa undani. Wafanyikazi wa kiume wanaongoza katika kazi zinazohusiana na matengenezo, kazi za uhandisi na usimamizi. Utunzi sawa unapatikana katika sehemu ya mkusanyiko wa kompyuta/kielektroniki ya sehemu hii ya tasnia. Kipengele kingine kisicho cha kawaida cha tasnia hii ni mkusanyiko wa utengenezaji katika eneo la Asia / Pasifiki la ulimwengu. Hii ni kweli hasa katika mkutano wa mwisho or mwisho wa mwisho michakato katika tasnia ya semiconductor. Uchakataji huu unahusisha uwekaji na uwekaji wa chipu iliyobuniwa ya saketi (inayojulikana kitaalamu kama die) kwenye kibeba chip na fremu ya risasi. Uchakataji huu unahitaji uwekaji sahihi wa chip, kwa kawaida kupitia darubini, na ujuzi mzuri sana wa gari. Tena, wafanyakazi wa kike wanatawala sehemu hii ya mchakato, huku uzalishaji mkubwa duniani kote ukiwa umejikita katika Ukingo wa Pasifiki, wenye viwango vya juu nchini Taiwan, Malaysia, Thailand, Indonesia na Ufilipino, na idadi inayoongezeka nchini China na Vietnam.

Maeneo ya utengenezaji wa IC ya semiconductor yana mali na sifa tofauti za kipekee kwa tasnia hii. Yaani, usindikaji wa IC unahusisha taratibu na mahitaji ya udhibiti wa chembechembe zinazobana sana. Eneo la kawaida la kisasa la kutengeneza IC linaweza kukadiriwa kama chumba safi cha Daraja la 1 au chache. Kama njia ya kulinganisha, mazingira ya nje yatakuwa makubwa kuliko Hatari 500,000; chumba cha kawaida katika nyumba takriban Hatari 100,000; na eneo la kusanyiko la nyuma-mwisho la semicondukta takriban Daraja la 10,000. Ili kufikia kiwango hiki cha udhibiti wa chembechembe inahusisha kuweka mfanyakazi wa uwongo ndani kabisa suti za bunny ambazo zina mifumo ya usambazaji hewa na uchujaji ili kudhibiti viwango vya chembe zinazozalishwa na wafanyikazi katika eneo la utengenezaji. Wakazi wa kibinadamu wa maeneo ya utengenezaji wanachukuliwa kuwa jenereta zenye nguvu za chembe nzuri kutoka kwa hewa yao iliyotoka, kumwaga ngozi na nywele, na kutoka kwa nguo na viatu vyao. Sharti hili la kuvaa nguo za kubana na kutenga taratibu za kazi limechangia wafanyakazi kuhisi kama wanafanya kazi katika mazingira ya kazi "yasiyo ya ukarimu". Tazama mchoro wa 3. Pia, katika eneo la photolithographic, usindikaji unahusisha kufichua kaki kwa ufumbuzi wa picha, na kisha kuunda picha kwenye uso wa kaki kwa kutumia mwanga wa ultraviolet. Ili kupunguza mwanga usiohitajika wa ultraviolet (UV) kutoka eneo hili la usindikaji, taa maalum za njano hutumiwa (hazina sehemu ya UV wavelength kawaida hupatikana katika taa za ndani). Taa hizi za manjano husaidia kufanya wafanyikazi kuhisi wako katika mazingira tofauti ya kazi na inaweza kuwa na athari ya kutatanisha kwa watu wengine.

Kielelezo 3. Chumba cha usafi wa hali ya juu

 

Back

Muhtasari wa Mchakato

Maelezo ya uchakataji wa kifaa cha semicondukta ya silicon, aidha vifaa vya kipekee (semicondukta iliyo na kifaa kimoja tu amilifu, kama vile transistor) au IC (safu zilizounganishwa za vipengee amilifu na tulivu ndani ya sehemu ndogo ya semicondukta yenye uwezo wa kutekeleza angalau utendakazi mmoja wa saketi ya kielektroniki) , inahusisha shughuli nyingi za kiufundi na maalum. Kusudi la maelezo haya ni kutoa mfumo msingi na maelezo ya hatua za msingi zinazotumiwa katika kuunda kifaa cha semicondukta ya silicon na masuala yanayohusiana na mazingira, afya na usalama (EHS).

Uundaji wa IC unahusisha mlolongo wa michakato ambayo inaweza kurudiwa mara nyingi kabla ya mzunguko kukamilika. IC maarufu zaidi hutumia barakoa 6 au zaidi kukamilisha michakato ya upangaji, huku barakoa 10 hadi 24 zikiwa za kawaida. Utengenezaji wa microcircuit huanza na kaki ya silicon ya usafi wa hali ya juu yenye kipenyo cha inchi 4 hadi 12. Silicon safi kabisa ni karibu insulator, lakini uchafu fulani, unaoitwa dopants, kuongezwa kwa kiasi cha sehemu 10 hadi 100 kwa kila milioni, kufanya silicon kuendesha umeme.

Mzunguko jumuishi unaweza kuwa na mamilioni ya transistors (pia diode, resistors na capacitors) zilizofanywa kwa silicon ya doped, zote zimeunganishwa na muundo unaofaa wa kondakta ili kuunda mantiki ya kompyuta, kumbukumbu au aina nyingine ya mzunguko. Mamia ya microcircuits yanaweza kufanywa kwenye kaki moja.

Hatua sita kuu za usindikaji wa uundaji zinafaa kwa vifaa vyote vya semicondukta ya silicon: uoksidishaji, lithography, etching, doping, uwekaji wa mvuke wa kemikali na uimarishaji wa metali. Hizi ni kufuatiwa na mkusanyiko, kupima, kuashiria, kufunga na meli.

Oxidation

Kwa ujumla, hatua ya kwanza ya usindikaji wa kifaa cha semicondukta inahusisha uoksidishaji wa uso wa nje wa kaki ili kukuza safu nyembamba (kama mikroni moja) ya silicon dioksidi (SiO).₂) Hii kimsingi hulinda uso kutokana na uchafu na hutumika kama kinyago kwa mchakato unaofuata wa uenezaji. Uwezo huu wa kukuza kaki ya kinga iliyoimara ya kemikali ya dioksidi ya silicon kwenye silicon hufanya kaki za silicon kuwa sehemu ndogo ya semiconductor inayotumika sana.

Uoksidishaji, unaojulikana kama uoksidishaji wa joto, ni mchakato wa bechi ambao hufanyika katika tanuru ya uenezaji wa joto la juu. Safu ya kinga ya dioksidi ya silicon hukuzwa katika angahewa iliyo na ama oksijeni (O₂) (oxidation kavu) au oksijeni pamoja na mvuke wa maji (H₂O) (oxidation ya mvua). Joto katika tanuru huanzia 800 hadi 1,300^oC. Michanganyiko ya klorini katika umbo la kloridi hidrojeni (HCl) inaweza pia kuongezwa ili kusaidia kudhibiti uchafu usiohitajika.

Tabia ya vifaa vipya vya uundaji ni kuelekea vinu vya oksidi wima. Tanuri za wima hushughulikia vyema hitaji la udhibiti mkubwa zaidi wa uchafuzi, saizi kubwa ya kaki na uchakataji sare zaidi. Zinaruhusu alama ndogo ya kifaa ambayo huhifadhi nafasi ya thamani ya sakafu ya chumba safi.

Oxidation kavu

Kaki za silicon zinazopaswa kuoksidishwa husafishwa kwanza, kwa kutumia sabuni na suluhisho la maji, na kutengenezea kuosha na zilini, pombe ya isopropyl au vimumunyisho vingine. Kaki zilizosafishwa hukaushwa, na kupakiwa kwenye kishikilia kaki cha quartz kiitwacho a mashua na kupakiwa kwenye mwisho wa opereta (mwisho wa mzigo) ya bomba la tanuru la kueneza kwa quartz au seli. Mwisho wa bomba (chanzo mwisho) hutoa oksijeni ya hali ya juu au mchanganyiko wa oksijeni/nitrojeni. Mtiririko wa oksijeni "kavu" hudhibitiwa ndani ya bomba la quartz na huhakikishia kuwa oksijeni ya ziada inapatikana kwa ukuaji wa dioksidi ya silicon kwenye uso wa kaki ya silicon. Mmenyuko wa kimsingi wa kemikali ni:

Si + O₂ → SiO₂

Oxidation ya mvua

Njia nne za kuanzisha mvuke wa maji hutumiwa kwa kawaida wakati maji ni wakala wa vioksidishaji-pyrophoric, high-pressure, bubbler na flash. Athari za kimsingi za kemikali ni:

Pyrophoric na shinikizo la juu: Si + 2O₂ + masaa 2₂ → SiO₂ + 2 NYUMBA₂O

Flash na kiputo: Si + 2H₂O _→ NdiyoO₂ + 2 NYUMBA₂

Oxidation ya pyrophoric inahusisha kuanzishwa na mwako wa mchanganyiko wa gesi ya hidrojeni/oksijeni. Mifumo kama hiyo kwa ujumla inaitwa hidrojeni iliyochomwa or tochi mifumo. Mvuke wa maji hutolewa wakati kiasi kinachofaa cha hidrojeni na oksijeni huletwa kwenye mwisho wa ingizo la bomba na kuruhusiwa kuguswa. Mchanganyiko lazima udhibitiwe kwa usahihi ili kuhakikisha mwako unaofaa na kuzuia mkusanyiko wa gesi ya hidrojeni inayolipuka.

Oxidation ya shinikizo la juu (HiPox) kitaalamu huitwa mfumo wa pyrosynthesis na huzalisha mvuke wa maji kupitia majibu ya hidrojeni na oksijeni safi zaidi. Kisha mvuke hupigwa kwenye chumba cha shinikizo la juu na kushinikizwa hadi anga 10, ambayo huharakisha mchakato wa oxidation ya mvua. Maji ya de-ionized pia yanaweza kutumika kama chanzo cha mvuke.

In oxidation ya bubbler maji ya de-ionized huwekwa kwenye chombo kinachoitwa a mtumbuaji na kudumishwa kwa joto la mara kwa mara chini ya kiwango chake cha kuchemsha cha 100 ° C kupitia matumizi ya vazi la joto. Gesi ya nitrojeni au oksijeni huingia kwenye upande wa ingizo wa kiputo, hujaa mvuke wa maji unapoinuka kupitia maji, na kutoka kwa njia ya kupitishia maji hadi kwenye tanuru ya kueneza. Mifumo ya Bubbler inaonekana kuwa njia inayotumiwa sana ya oxidation.

In flash oxidation maji ya de-ionized hutupwa mfululizo kwenye sehemu ya chini ya joto ya chombo cha quartz na maji huvukiza haraka mara tu inapopiga uso wa joto. Gesi ya kibebea cha nitrojeni au oksijeni hutiririka juu ya maji yanayoyeyuka na kubeba mvuke wa maji hadi kwenye tanuru ya uenezaji.

Lithography

Lithography, pia inajulikana kama photolithography au masking kwa urahisi, ni njia ya kuunda mifumo kwa usahihi kwenye kaki iliyooksidishwa. Mzunguko wa microelectronic hujengwa safu kwa safu, kila safu hupokea muundo kutoka kwa mask iliyowekwa katika muundo wa mzunguko.

Biashara za uchapishaji zilikuza viambajengo vya kweli vya michakato ya kisasa ya utengenezaji wa kifaa cha semicondukta. Maendeleo haya yanahusiana na utengenezaji wa sahani za uchapishaji, kwa kawaida za chuma, ambayo kuondolewa kwa nyenzo kupitia etching ya kemikali hutoa muundo wa misaada ya uso. Mbinu hiyo hiyo ya msingi hutumiwa katika utengenezaji masks bwana kutumika katika utengenezaji wa kila safu ya usindikaji wa kifaa.

Wabunifu wa mzunguko huweka dijiti mzunguko wa msingi wa kila safu. Mchoro huu wa kompyuta huruhusu uzalishaji wa haraka wa mzunguko wa vinyago na kuwezesha mabadiliko yoyote ambayo yanaweza kuhitajika. Mbinu hii inajulikana kama muundo wa usaidizi wa kompyuta (CAD). Kwa kutumia algoriti za kompyuta zenye nguvu, mifumo hii ya usanifu mtandaoni huruhusu mbunifu kuweka na kurekebisha sakiti moja kwa moja kwenye skrini za kuonyesha video zenye uwezo wa mwingiliano wa picha.

Mchoro wa mwisho, au mask, kwa kila safu ya mzunguko huundwa na photoplotter inayoendeshwa na kompyuta, au jenereta ya muundo. Michoro hii iliyopigwa picha hupunguzwa hadi saizi halisi ya saketi, barakoa kuu inayotolewa kwenye glasi yenye usaidizi wa chrome, na kutolewa tena kwenye bamba la kazi ambalo hutumika kwa mawasiliano au uchapishaji wa makadirio kwenye kaki.

Masks haya yanafafanua muundo wa maeneo ya kufanya na ya kuhami ambayo huhamishiwa kwenye kaki kwa njia ya photolithography. Kampuni nyingi hazitengenezi barakoa zao wenyewe, lakini hutumia zile zilizotolewa na mtengenezaji wa barakoa.

Kusafisha

Haja ya sehemu ya nje ya kaki isiyo na chembe na uchafuzi inahitaji kusafishwa mara kwa mara. Makundi makuu ni:

• maji ya de-ionized na kusugua sabuni

• kutengenezea: pombe ya isopropyl (IPA), asetoni, ethanol, terpenes

• asidi: hidrofloriki (HF), sulfuriki (H₂SO₄) na peroksidi ya hidrojeni (H₂O₂), hidrokloriki (HCl), nitriki (HNO₃) na mchanganyiko

• caustic: hidroksidi ya amonia (NH₄OH).

 

Pinga maombi

Kaki hupakwa sugu ya polima yenye kutengenezea na kuzungushwa kwa kasi kwenye a spinner, ambayo hueneza safu nyembamba ya sare. Kisha vimumunyisho huvukiza, na kuacha filamu ya polymeric. Nyenzo zote za kupinga hutegemea (hasa ultraviolet) mabadiliko yanayotokana na mionzi katika umumunyifu wa polima ya kikaboni ya syntetisk katika suuza ya developer iliyochaguliwa. Nyenzo za kupinga huainishwa kuwa upinzani hasi au chanya, kulingana na kama umumunyifu katika msanidi hupungua (hasi) au huongezeka (chanya) inapokabiliwa na mionzi. Jedwali la 1 linabainisha muundo wa vipengele vya mifumo mbalimbali ya kupiga picha.

Jedwali 1. Mifumo ya Photoresist

PB = msingi wa polima; S = kutengenezea; D = msanidi.

Kwa kuwa wapiga picha wengi ni wa urujuanimno (UV) nyeti kwa mwanga, eneo la usindikaji huwashwa kwa taa maalum za manjano zisizo na urefu wa mawimbi ya UV (ona mchoro 1).

Kielelezo 1. Vifaa vya Photolithographic "Chumba cha Njano".

Vizuizi hasi na vyema vya UV vinatumika kimsingi katika tasnia. E-boriti na upinzani wa eksirei, hata hivyo, unapata sehemu ya soko kwa sababu ya maazimio yao ya juu. Wasiwasi wa kiafya katika lithografia husababishwa hasa na hatari zinazoweza kutokea za uzazi zinazohusiana na ukinzani uliochaguliwa (kwa mfano, ethylene glikoli monoethyl acetate kama kibebaji) ambazo kwa sasa zinaondolewa na tasnia. Harufu za mara kwa mara kutoka kwa upinzani hasi (kwa mfano, zilini) pia husababisha wasiwasi wa mfanyakazi. Kwa sababu ya wasiwasi huu, muda mwingi unatumiwa na wataalamu wa usafi wa viwanda wa tasnia ya semiconductor kuchukua sampuli za shughuli za kupiga picha. Ingawa hii ni muhimu katika kubainisha shughuli hizi, mfiduo wa kawaida wakati wa uendeshaji wa spinner na msanidi kwa kawaida huwa chini ya 5% ya viwango vya hewani vya kufichuliwa kazini kwa vimumunyisho vinavyotumika katika mchakato (Scarpace et al. 1989).

Mfiduo wa saa 1 kwa ethylene glycol monoethyl etha acetate ya 6.3 ppm ilipatikana wakati wa uendeshaji wa mfumo wa spinner. Ufichuaji huu ulisababishwa kimsingi na mazoea duni ya kazi wakati wa operesheni ya matengenezo (Baldwin, Rubin na Horowitz 1993).

Kukausha na kuoka kabla

Baada ya kupinga kutumika, kaki huhamishwa kwenye wimbo au kuhamishwa kwa mikono kutoka kwa spinner hadi tanuri inayodhibitiwa na joto na anga ya nitrojeni. Joto la wastani (70 hadi 90 ° C) husababisha mpiga picha kupona (kuoka laini) na vimumunyisho vilivyobaki kuyeyuka.

Ili kuhakikisha kushikamana kwa safu ya kupinga kwa kaki, primer, hexamethyldisilizane (HMDS), inatumika kwa kaki. Kitangulizi hufunga maji ya molekuli kwenye uso wa kaki. HMDS inatumika moja kwa moja katika mchakato wa kuzamishwa au kusokota au kupitia muundo wa mvuke ambao hutoa faida za mchakato na gharama zaidi ya mbinu zingine.

Kupanga mask na mfiduo

Kinyago na kaki huletwa kwa karibu kwa kutumia kipande sahihi cha kifaa cha macho/kimechanika, na picha iliyo kwenye kinyago inalinganishwa na muundo wowote ambao tayari upo kwenye kaki iliyo chini ya safu ya mpiga picha. Kwa mask ya kwanza, hakuna usawa ni muhimu. Katika teknolojia za zamani, upatanishi wa tabaka zinazofuatana unawezekana kwa kutumia biskopu (microscope ya lenzi mbili) na vidhibiti vya usahihi vya kuweka kaki kwa heshima na kinyago. Katika teknolojia mpya zaidi upatanishi unafanywa moja kwa moja kwa kutumia pointi za kumbukumbu kwenye kaki.

Mara tu upangaji unapofanywa, mvuke ya zebaki ya ultraviolet yenye nguvu ya juu au chanzo cha taa ya arc huangaza kupitia mask, ikionyesha kupinga katika maeneo ambayo hayalindwa na maeneo ya opaque ya mask.

Mbinu mbalimbali za upangaji na mwangaza wa kaki ni pamoja na mfiduo wa mafuriko ya UV (mawasiliano au ukaribu), mfiduo wa UV kupitia lenzi ya makadirio ya kupunguza (makadirio), hatua ya UV na mfiduo wa kupunguza marudio (makadirio), mafuriko ya eksirei (ukaribu) na uchunguzi wa boriti ya elektroni. mfiduo (maandishi ya moja kwa moja). Njia ya msingi inayotumika inahusisha mwangaza wa UV kutoka kwa mvuke wa zebaki na taa za arc kupitia viambatanisho vya ukaribu au makadirio. Vizuizi vya UV ama vimeundwa ili kuitikia wigo mpana wa urefu wa mawimbi ya UV, au vimeundwa ili kuguswa kwa upendeleo kwa moja au zaidi ya laini kuu ya mawimbi iliyotolewa kutoka kwa taa (kwa mfano, g-line katika 435 nm, h-line kwa 405 nm na i-line kwa 365 nm).

Urefu wa juu wa mwanga wa UV unaotumika sasa katika kupiga picha ni 365 nm au zaidi, lakini mwonekano wa taa ya UV pia una nishati muhimu katika eneo la urefu wa mawimbi ya afya, eneo la actinic chini ya 315 nm. Kwa kawaida, nguvu ya mionzi ya UV inayotoka kwenye kifaa ni ndogo kuliko ile inayopatikana kutokana na mwanga wa jua katika eneo la actinic na viwango vilivyowekwa vya kukabiliwa na UV kazini.

Mara kwa mara wakati wa matengenezo, usawa wa taa ya UV inahitaji kuwa na nishati nje ya baraza la mawaziri la vifaa au bila filters za kawaida za kinga. Viwango vya mfiduo wakati wa operesheni hii vinaweza kuzidi viwango vya mfiduo wa kazini, lakini mavazi safi ya kawaida ya chumba (kwa mfano, moshi, glavu za vinyl, barakoa za uso na glasi za usalama za polycarbonate yenye kizuizi cha UV) kwa kawaida hutosha kupunguza mwanga wa UV hadi chini ya viwango vya mfiduo (Baldwin na Stewart 1989). )

Ingawa urefu wa mawimbi kuu kwa taa za urujuanimno zinazotumiwa katika upigaji picha ni nm 365 au zaidi, jitihada ya kupata vipengele vidogo katika IC za hali ya juu inaongoza kwa matumizi ya vyanzo vya mwangaza vilivyo na urefu mdogo wa mawimbi, kama vile UV na mionzi ya x. Teknolojia moja mpya kwa madhumuni haya ni matumizi ya lasers ya krypton-fluoride excimer kutumika katika steppers. Hatua hizi hutumia urefu wa 248 nm na matokeo ya juu ya nguvu ya laser. Walakini, viunga vya mifumo hii vina boriti wakati wa operesheni ya kawaida.

Kama ilivyo kwa vifaa vingine vilivyo na mifumo ya leza ya nguvu ya juu inayotumika katika utengenezaji wa semiconductor, jambo la msingi ni wakati miingiliano ya mfumo lazima ishindwe wakati wa upatanishi wa boriti. Laser zenye nguvu nyingi pia ni moja ya hatari kubwa zaidi za umeme katika tasnia ya semiconductor. Hata baada ya nguvu kuzimwa, uwezekano mkubwa wa mshtuko upo ndani ya chombo. Mazingatio ya muundo wa udhibiti na usalama kwa mifumo hii yanashughulikiwa na Escher, Weathers na Labonville (1993).

Chanzo kimoja cha udhihirisho wa teknolojia ya hali ya juu kinachotumiwa katika lithography ni mionzi ya x. Viwango vya utoaji kutoka kwa vyanzo vya lithography ya eksirei vinaweza kusababisha viwango vya dozi kukaribia millisieverts 50 (rems 5) kwa mwaka katikati ya kifaa. Kuzuia ufikiaji wa maeneo ndani ya ukuta uliolindwa kunapendekezwa ili kupunguza mfiduo (Rooney na Leavey 1989).

Zinazoendelea

Wakati wa hatua ya maendeleo maeneo yasiyo ya polymerized ya kupinga yanafutwa na kuondolewa. Msanidi wa kutengenezea huwekwa kwenye uso wa kaki uliofunikwa na upinzani kwa kuzamishwa, kunyunyizia dawa au kwa atomiki. Suluhisho za wasanidi zimetambuliwa katika jedwali 1. Suuza ya kutengenezea (n-butyl acetate, alkoholi ya isopropili, asetoni, n.k.) kwa kawaida hutumiwa kufuatia msanidi programu kuondoa nyenzo yoyote iliyobaki. Upinzani uliobaki baada ya kukuza hulinda tabaka za kibinafsi wakati wa usindikaji unaofuata.

Kuoka

Baada ya kupanga, kufichua na kuendeleza upinzani, kaki kisha huhamia kwenye tanuri nyingine inayodhibiti joto na anga ya nitrojeni. Tanuri yenye halijoto ya juu zaidi (120 hadi 135°C) husababisha mpiga picha kuponya na kupolimisha kikamilifu kwenye uso wa kaki (kuoka kwa bidii).

Kuvua mpiga picha

Kaki iliyotengenezwa huwekwa kwa kuchagua kwa kutumia kemikali zenye unyevu au kavu (ona "Etching" hapa chini). Photoresist iliyobaki lazima kuvuliwa kutoka kaki kabla ya usindikaji zaidi. Hii inafanywa ama kwa kutumia miyeyusho ya kemikali yenye unyevunyevu katika bathi zinazodhibitiwa na halijoto au kwa kutumia asher ya plasma au kemikali kavu. Jedwali la 2 linabainisha viambajengo vya kemikali vya mvua na kavu. Majadiliano ya uwekaji wa plazima ya kemikali kavu—kwa kutumia vifaa na kanuni sawa za utendakazi kama uvujaji wa plasma—unafuata.

---

Jedwali 2. Wapiga picha wa kupiga picha

Kemikali ya mvua

 Acid

Sulfuri (H₂SO₄) na chromic (CrO₃)

Sulfuri (H₂SO₄) na sulphate ya ammoniamu ((NH₄)₂S₂O₈)

Sulfuri (H₂SO₄) na peroksidi ya hidrojeni (H₂O₂)

Viumbe hai

Phenoli, asidi ya sulfuriki, trichlorobenzene, perchlorethylene

Glycol ethers, ethanolamine, triethanolamine

Hidroksidi ya sodiamu na silicates (upinzani mzuri)

Kemikali kavu

Majivu ya plasma (kuvua)

Chanzo cha nguvu cha RF (masafa ya redio)—13.56 MHz au masafa ya 2,450 MHz

Oksijeni (O₂) chanzo cha gesi

Mifumo ya pampu ya utupu

-Mafuta yametiwa mtego wa nitrojeni kioevu (teknolojia ya zamani)
-Imelainishwa na vimiminiko vya perfluoropolyether ajizi (teknolojia mpya zaidi)
- Pampu kavu (teknolojia mpya zaidi)

---

Kuweka

Etching huondoa tabaka za dioksidi ya silicon (SiO₂), metali na polysilicon, pamoja na kupinga, kulingana na mifumo inayotakiwa iliyoelezwa na kupinga. Makundi mawili makuu ya etching ni mvua na kemikali kavu. Uwekaji unyevu hutumika sana na huhusisha miyeyusho iliyo na viambishi (kawaida ni mchanganyiko wa asidi) kwa nguvu zinazohitajika, ambazo huguswa na nyenzo zinazopaswa kuondolewa. Etching kavu inahusisha matumizi ya gesi tendaji chini ya utupu katika chumba chenye nguvu nyingi, ambayo pia huondoa tabaka zinazohitajika ambazo hazijalindwa na kupinga.

Kemikali ya mvua

Miyeyusho ya uwekaji wa kemikali yenye unyevunyevu huwekwa katika bafu zinazodhibiti halijoto zilizotengenezwa kwa polypropen (poly-pro), polypropen inayostahimili moto (FRPP) au kloridi ya polyvinyl (PVC). Bafu kwa ujumla huwa na uingizaji hewa wa moshi wa aina ya pete au moshi wa moshi uliopangwa nyuma ya kituo chenye chembechembe chembe chembe chembe za joto. Vifuniko vya mtiririko wa lamina wima hutoa hewa isiyo na chembe iliyochujwa kwa usawa kwenye sehemu ya juu ya bafu. Suluhisho za kawaida za kemikali zenye unyevu zinawasilishwa kwenye jedwali la 3, kuhusiana na safu ya uso inayowekwa.

Jedwali 3. Etchants za kemikali za mvua

 

Vifuniko vya usambazaji wa mtiririko vilivyowekwa kiwima, vinapotumiwa pamoja na ngao za mnyunyizio na uingizaji hewa wa kutolea nje, vinaweza kuunda maeneo ya mtikisiko wa hewa ndani ya kituo chenye chembechembe chembe chembe za kemikali. Matokeo yake, kupungua kunawezekana kwa ufanisi wa uingizaji hewa wa kutolea nje wa ndani katika kukamata na kusambaza uchafuzi wa hewa wa kukimbia kutoka kwa bafu za etch zinazotumiwa.

Wasiwasi kuu na etching ya mvua ni uwezekano wa kuwasiliana na ngozi na asidi iliyojilimbikizia. Ingawa asidi zote zinazotumiwa katika etching zinaweza kusababisha kuchomwa kwa asidi, mfiduo wa asidi hidrofloriki (HF) ni wa wasiwasi hasa. Muda wa kuchelewa kati ya kugusa ngozi na maumivu (hadi saa 24 kwa ufumbuzi chini ya 20% HF na saa 1 hadi 8 kwa ufumbuzi wa 20 hadi 50%) unaweza kusababisha kuchelewa kwa matibabu na kuchoma kali zaidi kuliko ilivyotarajiwa (Hathaway et al. 1991) .

Kihistoria uchomaji wa asidi umekuwa shida fulani ndani ya tasnia. Hata hivyo, matukio ya kuwasiliana na ngozi na asidi yamepunguzwa katika miaka ya hivi karibuni. Baadhi ya upunguzaji huu ulisababishwa na uboreshaji unaohusiana na bidhaa katika mchakato wa etch, kama vile kuhama kwa etching kavu, matumizi ya robotiki zaidi na usakinishaji wa mifumo ya kusambaza kemikali. Kupungua kwa kasi ya kuungua kwa asidi kunaweza pia kuhusishwa na mbinu bora za kushughulikia, matumizi makubwa ya vifaa vya kinga ya kibinafsi, sitaha za mvua zilizoundwa vizuri na mafunzo bora - yote yanahitaji uangalizi endelevu ikiwa kiwango kitapungua zaidi (Baldwin na Williams 1996). )

Kemikali kavu

Uchongaji wa kemikali kavu ni eneo la kupendeza na matumizi kwa sababu ya uwezo wake wa kudhibiti vyema mchakato wa kuweka na kupunguza viwango vya uchafuzi. Usindikaji wa kemikali kavu huweka vizuri tabaka zinazohitajika kupitia matumizi ya gesi tendaji za kemikali au kupitia mabomu ya kimwili.

Mifumo ya uwekaji plasma inayofanya kazi kwa kemikali imetengenezwa ambayo inaweza kutoa silikoni, dioksidi ya silicon, nitridi ya silicon, alumini, tantalum, misombo ya tantalum, chromium, tungsten, dhahabu na kioo. Aina mbili za mifumo ya kinyunyiko cha plasma inatumika—pipa, au silinda, na bati sambamba, au sayari. Zote zinafanya kazi kwa kanuni sawa na kimsingi hutofautiana katika usanidi pekee.

Plasma ni sawa na gesi isipokuwa kwamba baadhi ya atomi au molekuli za plasma zimeainishwa na inaweza kuwa na idadi kubwa ya itikadi kali za bure. Kiyeyeyusha cha kawaida huwa na chemba ya kiyeyeyusha utupu iliyo na kaki, kwa kawaida hutengenezwa kwa alumini, glasi au quartz; chanzo cha nishati cha redio-frequency (RF)-kawaida huwa 450 kHz, 13.56 MHz au 40.5 MHz na moduli ya kudhibiti kudhibiti wakati wa usindikaji, utungaji wa gesi inayoathiriwa, kiwango cha mtiririko wa gesi na kiwango cha nguvu cha RF. Kwa kuongeza, chanzo cha utupu cha pampu iliyotiwa mafuta (teknolojia ya zamani) au kavu (teknolojia mpya) inaambatana na chumba cha reactor. Kaki hupakiwa kwenye kinu, moja kwa moja au kwenye kaseti, pampu huhamisha chumba na gesi ya reagent (kawaida tetrafluoride kaboni) huletwa. Ionization ya gesi huunda plasma inayowaka, ambayo humenyuka pamoja na kaki kuunda bidhaa tete ambazo husukumwa mbali. Uingizaji wa gesi mpya ya kinyunyiko ndani ya chumba hudumisha shughuli ya kuchomeka. Jedwali la 4 linabainisha nyenzo na gesi za plasma zinazotumika kwa kuweka tabaka mbalimbali.

Jedwali 4. Gesi za plasma na vifaa vilivyowekwa

 

Njia nyingine ambayo kwa sasa inatengenezwa kwa etching ni microwave chini ya mkondo. Inatumia utiririshaji wa microwave ya nguvu-wiani wa juu ili kutoa atomi zinazoweza kubadilika na maisha marefu ambayo huchota nyenzo karibu kana kwamba imetumbukizwa katika asidi.

Michakato ya kuchota kimwili ni sawa na ulipuaji mchanga kwa kuwa atomi za gesi ya argon hutumika kulipua safu itakayowekwa. Mfumo wa pampu ya utupu hutumiwa kuondoa nyenzo zilizotengwa. Uchongaji tendaji wa ioni huhusisha mchanganyiko wa ukavu wa kemikali na kimwili.

Mchakato wa sputtering ni mojawapo ya athari za ioni na uhamisho wa nishati. Uwekaji wa sputter hujumuisha mfumo wa sputtering, ambapo kaki ya kupachika imeunganishwa kwenye electrode hasi au lengo katika mzunguko wa kutokwa kwa mwanga. Mipasuko ya nyenzo kutoka kwa kaki kwa kupigwa mabomu na ayoni chanya, kwa kawaida argon, na husababisha kutengana kwa atomi za uso. Nguvu hutolewa na chanzo cha RF katika mzunguko wa 450 kHz. Mfumo wa utupu wa mstari hutumiwa kwa udhibiti wa shinikizo na uondoaji wa kiitikio.

Uchongaji wa boriti ya Ion na kusaga ni mchakato mpole wa kuunganisha ambao hutumia boriti ya ayoni zisizo na nishati kidogo. Mfumo wa boriti ya ioni hujumuisha chanzo cha kutengeneza boriti ya ioni, chumba cha kazi ambamo etching au kusaga hutokea, iliyounganishwa na sahani inayolengwa ya kushikilia kaki kwenye boriti ya ioni, mfumo wa pampu ya utupu, vifaa vya elektroniki na vyombo. Boriti ya ioni hutolewa kutoka kwa gesi ya ionized (argon au argon / oksijeni) au plasma, ambayo hutengenezwa na kutokwa kwa umeme. Utekelezaji hupatikana kwa kutumia voltage kati ya cathode ya elektroni ya moto-filament na silinda ya anode iko kwenye kipenyo cha nje cha eneo la kutokwa.

Usagaji wa boriti ya Ion hufanywa katika safu ya chini ya nishati ya bombardment ya ioni, ambapo mwingiliano wa uso tu hutokea. Ioni hizi, kwa kawaida katika masafa ya eV 500 hadi 1,000, hugonga shabaha na sputter mbali atomi za uso kwa kuvunja nguvu zinazounganisha atomi kwa jirani yake. Uwekaji wa boriti ya Ioni hufanywa katika masafa ya juu kidogo ya nishati, ambayo yanahusisha mtengano mkubwa zaidi wa atomi za uso.

Uchongaji tendaji wa ioni (RIE) ni mchanganyiko wa spishi zinazofanya kazi na kemikali zinazochomeka kwa shinikizo la chini. RIE hutumia mabomu ya ioni kufikia uwekaji mwelekeo na pia gesi inayofanya kazi kwa kemikali, kaboni tetrafluoride (CF)₄) au tetrakloridi kaboni (CCl₄), kudumisha uteuzi mzuri wa safu iliyowekwa. Kaki huwekwa kwenye chumba chenye angahewa ya gesi inayofanya kazi kwa kemikali kwa shinikizo la chini la takriban 0.1 torr (1.3 x 10).^-4 anga). Utoaji wa umeme huunda plasma ya "radicals huru" (ions) tendaji na nishati ya volti mia chache za elektroni. Ioni hugonga uso wa kaki wima, ambapo huguswa na kuunda spishi tete ambazo huondolewa na mfumo wa utupu wa ndani wa shinikizo la chini.

Nyakati kavu wakati mwingine huwa na mzunguko wa kusafisha ambao hutumiwa kuondoa amana ambazo hujilimbikiza ndani ya vyumba vya majibu. Misombo ya wazazi inayotumika kwa plasma ya mzunguko wa kusafisha ni pamoja na nitrojeni trifluoride (NF₃), hexafluoroethane (C₂F₆) na octafluoropropane (C₃F₈).

Gesi hizi tatu zinazotumiwa katika mchakato wa kusafisha, na gesi nyingi zinazotumiwa katika etching, ni msingi wa suala la mazingira linalokabili sekta ya semiconductor ambayo ilijitokeza katikati ya miaka ya 1990. Kadhaa ya gesi zenye florini nyingi zilitambuliwa kuwa na uwezo mkubwa wa ongezeko la joto duniani (au athari ya chafu). (Gesi hizi pia hurejelewa kama PFCs, misombo ya perfluorinated.) Muda mrefu wa maisha ya anga, uwezekano wa juu wa ongezeko la joto duniani na ongezeko kubwa la matumizi ya PFCs kama NF.₃, C₂F₆, C₃F₈, CF₄, trifluoromethane (CHF₃) na hexafluoride ya sulfuri (SF₆) walikuwa na tasnia ya semiconductor kuzingatia njia za kupunguza uzalishaji wao.

Uzalishaji wa angahewa wa PFCs kutoka kwa tasnia ya semiconductor umetokana na ufanisi duni wa zana (zana nyingi zilitumia 10 hadi 40% tu ya gesi iliyotumiwa) na vifaa duni vya kupunguza utoaji wa hewa. Visusuaji vyenye unyevu havifai katika kuondoa PFC, na majaribio kwenye vitengo vingi vya mwako vilipata ufanisi duni wa uharibifu kwa baadhi ya gesi, haswa CF.₄. Nyingi za vitengo hivi vya mwako vilivunja C₂F₆ na C₃F₈ kwenye CF₄. Pia, gharama ya juu ya umiliki wa zana hizi za kupunguza, mahitaji yao ya nguvu, kutolewa kwao kwa gesi nyingine za ongezeko la joto duniani na bidhaa zao za mwako za vichafuzi hatari vya hewa zilionyesha upunguzaji wa mwako haikuwa njia inayofaa ya kudhibiti utoaji wa PFC.

Kufanya zana za mchakato kuwa bora zaidi, kutambua na kutengeneza njia mbadala ambazo ni rafiki wa mazingira kwa gesi hizi kavu na urejeshaji/usafishaji wa gesi za moshi umekuwa mkazo wa kimazingira unaohusishwa na miale kavu.

Msisitizo mkuu wa usafi wa kazini kwa waangaziaji kavu umekuwa juu ya mfiduo unaowezekana kwa wafanyikazi wa matengenezo wanaofanya kazi kwenye vyumba vya athari, pampu na vifaa vingine vinavyohusika ambavyo vinaweza kuwa na mabaki ya bidhaa za athari. Ugumu wa etchers za chuma za plasma na ugumu wa sifa za harufu zinazohusiana na matengenezo yao zimewafanya kuwa somo la uchunguzi mwingi.

Bidhaa za mmenyuko zinazoundwa katika etchers za chuma za plasma ni mchanganyiko tata wa misombo ya klorini na fluorinated. Utunzaji wa chembe za chuma mara nyingi huhusisha shughuli za muda mfupi ambazo hutoa harufu kali. Hexachloroethane ilionekana kuwa sababu kuu ya harufu katika aina moja ya etcher ya alumini (Helb et al. 1983). Katika lingine, kloridi ya sianojeni lilikuwa tatizo kuu: viwango vya mfiduo vilikuwa mara 11 ya kikomo cha mfiduo wa kazini cha 0.3 ppm (Baldwin 1985). Katika aina nyingine bado za etchers, kloridi hidrojeni inahusishwa na harufu; upeo wa mfiduo uliopimwa ulikuwa 68 ppm (Baldwin, Rubin na Horowitz 1993). Kwa maelezo ya ziada juu ya mada tazama Mueller na Kunesh (1989).

Utata wa kemia uliopo katika moshi wa kutolea moshi wa chuma umesababisha watafiti kubuni mbinu za majaribio za kuchunguza sumu ya michanganyiko hii (Bauer et al. 1992a). Utumiaji wa mbinu hizi katika tafiti za panya unaonyesha baadhi ya michanganyiko hii ya kemikali inashukiwa kuwa mutajeni (Bauer et al. 1992b) na sumu zinazoshukiwa kuwa za uzazi (Schmidt et al. 1995).

Kwa sababu miale kavu hufanya kazi kama mifumo iliyofungwa, mfiduo wa kemikali kwa waendeshaji wa kifaa kwa kawaida haufanyiki mfumo umefungwa. Isipokuwa adimu kwa hili ni wakati mzunguko wa kusafisha kwa waweka bachi wakubwa hautoshi vya kutosha kuondoa gesi etchant. Mfiduo mfupi lakini wa kuudhi kwa misombo ya florini ambayo iko chini ya kikomo cha ugunduzi kwa taratibu za kawaida za ufuatiliaji wa usafi wa viwanda umeripotiwa wakati milango ya etchers hizi inafunguliwa. Kwa kawaida hii inaweza kusahihishwa kwa kuongeza tu urefu wa mzunguko wa kusafisha kabla ya kufungua mlango wa chumba cha etch.

Hoja kuu ya kufichuliwa kwa waendeshaji kwa nishati ya RF inakuja wakati wa kuchomwa kwa plasma na majivu (Cohen 1986; Jones 1988). Kwa kawaida, kuvuja kwa nishati ya RF kunaweza kusababishwa na:

• milango iliyopangwa vibaya
• nyufa na mashimo kwenye makabati
• meza za chuma na nyaya za umeme zinazofanya kazi kama antena kwa sababu ya msingi usiofaa wa etcher
• hakuna skrini inayopunguza kwenye dirisha la kutazama la etcher (Jones 1988; Horowitz 1992).

 

Mfiduo wa RF pia unaweza kutokea wakati wa matengenezo ya etchers, haswa ikiwa kabati ya vifaa imeondolewa. Mfiduo wa 12.9 mW/cm² ilipatikana juu ya kichocheo cha zamani cha plasma na kifuniko kimeondolewa kwa matengenezo (Horowitz 1992). Uvujaji halisi wa mionzi ya RF katika eneo ambalo opereta anasimama kwa kawaida ulikuwa chini ya 4.9 mW/cm.².

dopning

Uundaji wa makutano ya umeme au mpaka kati ya p na n mikoa katika kaki moja ya silicon ya kioo ni kipengele muhimu kwa utendaji wa vifaa vyote vya semiconductor. Makutano huruhusu mkondo wa mkondo kutiririka katika mwelekeo mmoja kwa urahisi zaidi kuliko upande mwingine. Wanatoa msingi wa athari za diode na transistor katika semiconductors zote. Katika mzunguko jumuishi, idadi inayodhibitiwa ya uchafu wa vipengele au dopants, lazima iingizwe katika maeneo yaliyochaguliwa ya substrate ya silicon, au kaki. Hii inaweza kufanywa kwa njia ya uenezaji au upandaji wa ioni. Bila kujali mbinu iliyotumiwa, aina sawa au dopants hutumiwa kwa ajili ya uzalishaji wa makutano ya semiconductor. Jedwali la 5 linabainisha vipengele vikuu vinavyotumiwa kwa doping, hali yao ya kimwili, aina ya umeme (p or n) na mbinu ya msingi ya makutano inayotumika—kueneza au kupandikiza ioni.

Jedwali 5. Dopants za uundaji wa makutano kwa ajili ya kueneza na kupandikiza ioni

 

Mfiduo wa kawaida wa kemikali kwa waendeshaji wa vinu vya kueneza na vipandikizi vya ioni ni mdogo—kwa kawaida chini ya kikomo cha utambuzi cha taratibu za kawaida za sampuli za usafi wa kazini. Wasiwasi wa kemikali na kituo cha mchakato juu ya uwezekano wa kutolewa kwa gesi yenye sumu.

Mapema miaka ya 1970, watengenezaji wa semiconductor wanaoendelea walianza kusanidi mifumo ya kwanza ya ufuatiliaji wa gesi kwa gesi zinazoweza kuwaka na zenye sumu. Lengo kuu la ufuatiliaji huu lilikuwa kugundua utolewaji wa kiajali wa gesi za dopant zenye sumu zaidi na vizingiti vya uvundo vilivyo juu ya viwango vyake vya mfiduo wa kazini (kwa mfano, arsine na diborane).

Vichunguzi vingi vya hewa vya usafi wa viwanda katika tasnia ya semiconductor hutumiwa kugundua uvujaji wa gesi inayoweza kuwaka na yenye sumu. Hata hivyo, baadhi ya vifaa pia vinatumia mifumo ya ufuatiliaji endelevu ili:

• kuchambua utoaji wa njia za kutolea nje (stack).
• kupima viwango vya hewa iliyoko vya kemikali tete
• kutambua na kupima harufu katika maeneo ya kitambaa.

 

Teknolojia zinazotumika zaidi katika tasnia ya semiconductor kwa aina hii ya ufuatiliaji ni ugunduzi wa gesi ya rangi (kwa mfano, kigunduzi cha gesi kinachoendelea cha MDA), vihisi vya kielektroniki (kwa mfano, vichunguzi vya sensydyne) na Fourier kubadilisha infrared (kwa mfano, Telos ACM) (Baldwin na Williams 1996) .

Tofauti

Tofauti ni neno linalotumiwa kuelezea uhamishaji wa dopanti mbali na maeneo ya mkusanyiko wa juu kwenye mwisho wa chanzo cha tanuru ya kueneza hadi maeneo ya mkusanyiko wa chini ndani ya kaki ya silicon. Kueneza ni njia iliyoanzishwa zaidi ya malezi ya makutano.

Mbinu hii inahusisha kuweka kaki kwenye angahewa yenye joto ndani ya tanuru ya kueneza. Tanuru ina viboreshaji vinavyohitajika katika fomu ya mvuke na husababisha kuunda maeneo ya shughuli za umeme zilizopunguzwa, ama. p or n. Dopants zinazotumiwa zaidi ni boroni kwa aina ya p; na fosforasi (P), arseniki (As) au antimoni (Sb) kwa aina ya n (tazama jedwali 5).

Kwa kawaida, kaki huwekwa kwenye mtoaji wa quartz au mashua na kuwekwa kwenye tanuru ya kueneza. Tanuru ya kueneza ina tube ndefu ya quartz na utaratibu wa udhibiti sahihi wa joto. Udhibiti wa halijoto ni muhimu sana, kwani viwango vya usambaaji wa dopanti mbalimbali za silicon kimsingi ni kazi ya halijoto. Viwango vya joto vinavyotumika ni kati ya 900 hadi 1,300 ^oC, kulingana na dopant maalum na mchakato.

Upashaji joto wa kaki ya silicon hadi joto la juu huruhusu atomi za uchafu kuenea polepole kupitia muundo wa fuwele. Uchafu husogea polepole zaidi kupitia dioksidi ya silicon kuliko kupitia silicon yenyewe, kuwezesha oksidi nyembamba muundo wa kutumika kama barakoa na hivyo kuruhusu dopant kuingia kwenye silicon pale tu ambapo haijalindwa. Baada ya uchafu wa kutosha kusanyiko, wafers huondolewa kwenye tanuru na kuenea kwa ufanisi hukoma.

Kwa udhibiti wa juu, uenezaji mwingi unafanywa kwa hatua mbili-utangulizi na gari ndani. Uwekaji amana, au uenezaji na chanzo cha mara kwa mara, ni hatua ya kwanza na hufanyika katika tanuru ambayo joto huchaguliwa kufikia udhibiti bora wa kiasi cha uchafu. Joto huamua umumunyifu wa dopant. Baada ya matibabu mafupi ya kuhifadhi amana, kaki huhamishwa kimwili hadi kwenye tanuru ya pili, kwa kawaida kwenye joto la juu zaidi, ambapo matibabu ya joto ya pili husukuma kwenye dopant hadi kina kinachohitajika cha uenezaji katika kimiani ya kaki ya silicon.

Vyanzo vya dopanti vilivyotumika katika hatua ya kuweka amana ziko katika hali tatu tofauti za kemikali: gesi, kioevu na kigumu. Jedwali la 5 linabainisha aina mbalimbali za dopanti za chanzo cha usambaaji na hali zao halisi.

Gesi kwa ujumla hutolewa kutoka kwa mitungi ya gesi iliyobanwa na vidhibiti au vidhibiti shinikizo, vali za kufunga na viambatisho mbalimbali vya kusafisha na hutolewa kupitia neli za chuma zenye kipenyo kidogo.

Kimiminika hutawanywa kwa kawaida kutoka kwa viputo, ambavyo hujaa mkondo wa gesi ya kibebea, kwa kawaida nitrojeni, pamoja na mivuke ya kioevu ya dopant, kama inavyoelezwa katika sehemu ya uoksidishaji mvua. Njia nyingine ya kusambaza kioevu ni kupitia matumizi ya spin-on madawa ya kulevya kifaa. Hii inahusisha kuweka dopant imara katika myeyusho na kibebea cha kutengenezea kioevu, kisha kudondosha myeyusho kwenye kaki na kuzungusha, kwa namna inayofanana na utumiaji wa vidhibiti vya kupiga picha.

Vyanzo madhubuti vinaweza kuwa katika umbo la kaki ya nitridi ya boroni, ambayo huwekwa kati ya kaki mbili za silikoni ili zitumike na kisha kuwekwa kwenye tanuru ya kueneza. Pia, dopants imara, katika fomu ya poda au shanga, inaweza kuwekwa kwenye a bomu ya quartz kizingo (trioksidi ya arseniki), hutupwa kwa mikono kwenye mwisho wa chanzo cha bomba la uenezi au kupakiwa katika tanuru ya chanzo tofauti kulingana na tanuru kuu ya uenezaji.

Kwa kukosekana kwa udhibiti sahihi, mfiduo wa arseniki zaidi ya 0.01 mg/m³ yaliripotiwa wakati wa kusafisha tanuru ya kuweka (Wade et al. 1981) na wakati wa kusafisha vyumba vya chanzo cha vipandikizi vya ioni vya chanzo-imara (McCarthy 1985; Baldwin, King na Scarpace 1988). Mfiduo huu ulitokea wakati hakuna tahadhari zilizochukuliwa kupunguza kiwango cha vumbi hewani. Hata hivyo, wakati masalia yalipowekwa mvua wakati wa kusafishwa, mfiduo ulipunguzwa hadi chini ya kikomo cha mfiduo wa hewani.

Katika teknolojia za zamani za uenezaji hatari za usalama zipo wakati wa kuondolewa, kusafisha na ufungaji wa zilizopo za tanuru. Hatari ni pamoja na kupunguzwa kwa ware iliyovunjika ya quartz na kuchomwa kwa asidi wakati wa kusafisha kwa mikono. Katika teknolojia mpya, hatari hizi hupunguzwa on-site kusafisha bomba ambayo huondoa utunzaji mwingi wa mwongozo.

Waendeshaji wa tanuru ya kusambaza hupata mfiduo wa hali ya juu zaidi wa chumba safi kwa sehemu za sumakuumeme za masafa ya chini sana (km, 50 hadi 60 hertz) katika utengenezaji wa semicondukta. Mfiduo wa wastani zaidi ya mikrotesla 0.5 (miligauss 5) uliripotiwa wakati wa operesheni halisi ya tanuu (Crawford et al. 1993). Utafiti huu pia ulibainisha kuwa wafanyikazi wa chumba safi wanaofanya kazi karibu na tanuu za uenezaji walikuwa na ufichuzi wa wastani ambao ulikuwa wa juu zaidi kuliko wa wafanyikazi wengine wa chumba safi. Ugunduzi huu uliendana na vipimo vya uhakika vilivyoripotiwa na Rosenthal na Abdollahzadeh (1991), ambao waligundua kuwa tanuu za kueneza zilitoa usomaji wa ukaribu (sentimita 5 au inchi 2) hadi kufikia mikrotesla 10 hadi 15, huku sehemu zinazozunguka zikiporomoka hatua kwa hatua na umbali. kuliko vifaa vingine vya kusafisha vilivyosomwa; hata katika umbali wa futi 6 kutoka kwenye tanuru za kueneza, msongamano wa flux ulioripotiwa ulikuwa 1.2 hadi 2 microteslas (Crawford et al. 1993). Viwango hivi vya utoaji wa hewa chafu viko chini ya viwango vya sasa vya mfiduo kulingana na afya vilivyowekwa na Shirika la Afya Ulimwenguni na vile vilivyowekwa na nchi mahususi.

Uwekaji wa ion

Uwekaji wa ioni ni mbinu mpya zaidi ya kutambulisha vipengele vya uchafu kwenye joto la kawaida kwenye kaki za silicon kwa ajili ya kuunda makutano. Atomu za dopanti zilizoainishwa (yaani, atomi zilizoondolewa elektroni moja au zaidi) huharakishwa hadi nishati ya juu kwa kuzipitisha kupitia tofauti inayoweza kutokea ya makumi ya maelfu ya volti. Mwishoni mwa njia yao, hupiga kaki na kuingizwa kwa kina tofauti, kulingana na wingi wao na nishati. Kama ilivyo katika uenezaji wa kawaida, safu ya muundo wa oksidi au muundo wa mpiga picha hufunika kaki kutoka kwa ayoni kwa kuchagua.

Mfumo wa kawaida wa upandikizaji wa ioni hujumuisha chanzo cha ioni (chanzo cha dopant ya gesi, kwa kawaida kwenye chupa ndogo za mihadhara), vifaa vya kuchanganua, kichanganuzi, kichanganuzi, lenzi inayolenga, mtego wa boriti, chumba cha kuchakata skana na mfumo wa utupu (kawaida seti tatu tofauti za mstari. pampu mbaya na za kueneza mafuta). Mkondo wa elektroni huzalishwa kutoka kwa filament ya moto kwa upinzani, kutokwa kwa arc au boriti ya elektroni ya cathode baridi.

Kwa ujumla, baada ya kaki kupandikizwa, hatua ya kupenyeza joto la juu (900 hadi 1,000 ° C) hufanywa kwa njia ya bomba la leza au kupigwa kwa bomba kwa chanzo cha boriti ya elektroni. Mchakato wa annealing husaidia kurekebisha uharibifu wa uso wa nje wa kaki iliyopandikizwa unaosababishwa na mlipuko wa ioni za dopant.

Pamoja na ujio wa mfumo salama wa utoaji wa arsine, phosphine na mitungi ya gesi ya boroni trifluoride inayotumiwa katika vipandikizi vya ioni, uwezekano wa kutolewa kwa gesi hizi kwa janga umepunguzwa sana. Silinda hizi ndogo za gesi zinajazwa na kiwanja ambacho arsine, phosphine na trifluoride ya boroni hupigwa. Gesi hutolewa nje ya mitungi kwa kutumia utupu.

Vipandikizi vya ioni ni moja wapo ya hatari kubwa za umeme katika tasnia ya semiconductor. Hata baada ya nguvu kuzimwa, uwezekano mkubwa wa mshtuko upo ndani ya zana na lazima usambazwe kabla ya kufanya kazi ndani ya kiingiza. Mapitio ya makini ya shughuli za matengenezo na hatari za umeme ni dhamana kwa vifaa vyote vilivyowekwa hivi karibuni, lakini hasa kwa vipandikizi vya ioni.

Mfiduo wa hidridi (pengine mchanganyiko wa arsine na fosfini) unaofikia 60 ppb umepatikana wakati wa matengenezo ya pampu ya cryo-pampu ya ion (Baldwin, Rubin na Horowitz 1993). Pia, viwango vya juu vya arsine na fosfini vinaweza kuzima gesi kutoka kwa vipandikizi vilivyochafuliwa ambavyo huondolewa wakati wa matengenezo ya kuzuia (Flipp, Hunsaker na Herring 1992).

Visafishaji vya utupu vinavyobebeka vilivyo na vichungi vya chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe chembe zenye uwezo wa juu (HEPA) hutumika kusafisha sehemu za kazi zilizochafuliwa na arseniki katika maeneo ya upandikizaji wa ioni. Mfiduo zaidi ya 1,000 μg/m³ zilipimwa wakati ombwe za HEPA zilisafishwa isivyofaa. Ombwe za HEPA, wakati zinatumwa kwenye nafasi ya kazi, zinaweza pia kusambaza kwa ufanisi harufu bainifu, kama hidridi inayohusishwa na kusafisha boriti ya kipandikizi cha ioni (Baldwin, Rubin na Horowitz 1993).

Ingawa ni wasiwasi, hakujawa na ripoti zilizochapishwa za mfiduo mkubwa wa gesi ya dopant wakati wa mabadiliko ya mafuta ya pampu za utupu zinazotumiwa na dopants-labda kwa sababu hii hufanywa kama mfumo funge. Ukosefu wa mfiduo ulioripotiwa pia unaweza kuwa ni matokeo ya viwango vya chini vya uondoaji wa gesi ya hidridi kutoka kwa mafuta yaliyotumika.

Matokeo ya utafiti wa shambani ambapo 700 ml ya mafuta ya pampu ya kukauka yaliyotumika kutoka kwa kipandikizi cha ioni ambayo yalitumia arsine na fosfini ilipashwa joto yalionyesha tu viwango vinavyoweza kutambulika vya hidridi zinazopeperuka hewani kwenye nafasi ya kichwa cha pampu wakati mafuta ya pampu yalizidi 70.^oC (Baldwin, King na Scarpace 1988). Kwa kuwa joto la kawaida la kufanya kazi kwa pampu za kukauka kwa mitambo ni 60 hadi 80^oC, utafiti huu haukuonyesha uwezekano wa mfiduo muhimu.

Wakati wa uwekaji wa ioni, mionzi ya x huundwa kwa bahati nasibu ya operesheni. Vipandikizi vingi vimeundwa kwa kinga ya kutosha ya kabati (ambayo inajumuisha karatasi ya risasi iliyowekwa kimkakati karibu na makazi ya chanzo cha ioni na milango ya ufikiaji iliyo karibu) ili kudumisha mfiduo wa wafanyikazi chini ya microsieverts 2.5 (milimita 0.25) kwa saa (Maletskos na Hanley 1983). Hata hivyo, modeli ya zamani ya vipandikizi ilipatikana kuwa na uvujaji wa eksirei zaidi ya microsieverts 20 kwa saa (μSv/hr) kwenye uso wa kitengo (Baldwin, King na Scarpace 1988). Viwango hivi vilipunguzwa hadi chini ya 2.5 μSv/hr baada ya ulinzi wa ziada wa risasi kusakinishwa. Muundo mwingine wa zamani wa kipandikizi cha ioni ulipatikana kuwa na uvujaji wa eksirei karibu na mlango wa kuingilia (hadi 15 μSv/hr) na kwenye lango la kutazama (hadi 3 μSv/hr). Kinga ya ziada ya risasi iliongezwa ili kupunguza uwezekano wa kufichua (Baldwin, Rubin na Horowitz 1993).

Mbali na mfiduo wa eksirei kutoka kwa vipandikizi vya ioni, uwezekano wa uundaji wa nyutroni umebainishwa ikiwa kipandikizi kitaendeshwa zaidi ya volti milioni 8 za elektroni (MeV) au gesi ya deuterium inatumiwa kama chanzo cha ioni (Rogers 1994). Hata hivyo, vipandikizi kwa kawaida vimeundwa kufanya kazi chini ya 8 MeV, na deuterium haitumiki kwa kawaida katika tasnia (Baldwin na Williams 1996).

Uwekaji wa mvuke wa kemikali

Uwekaji wa mvuke wa kemikali (CVD) unahusisha uwekaji wa nyenzo za ziada kwenye uso wa kaki ya silicon. Vipimo vya CVD kawaida hufanya kazi kama mfumo funge na kusababisha mfiduo mdogo wa kemikali au kutokuwepo kabisa kwa waendeshaji. Hata hivyo, mfiduo mfupi wa kloridi hidrojeni zaidi ya 5 ppm unaweza kutokea wakati baadhi ya viunzi vya CVD vinasafishwa (Baldwin na Stewart 1989). Kategoria mbili pana za uwekaji zinatumika kwa kawaida—epitaxial na aina ya jumla zaidi ya CVD isiyo ya epitaxial.

Uwekaji wa mvuke wa kemikali ya Epitaxial

Ukuaji wa Epitaxial unadhibitiwa kwa uthabiti utuaji wa filamu nyembamba ya fuwele ya nyenzo ambayo hudumisha muundo wa fuwele sawa na safu ya kaki iliyopo ya mkatetaka. Inatumika kama matrix ya kuunda vipengee vya semiconductor katika michakato ya uenezaji inayofuata. Filamu nyingi za epitaxial hupandwa kwenye substrates za nyenzo sawa, kama vile silicon kwenye silicon, katika mchakato unaojulikana kama homoepitaxy. Ukuaji wa tabaka za nyenzo tofauti kwenye substrate, kama vile silicon kwenye yakuti, huitwa usindikaji wa kifaa cha heteroepitaxy IC.

Mbinu tatu za msingi hutumiwa kukuza tabaka za epitaxial: awamu ya mvuke, awamu ya kioevu na boriti ya molekuli. Awamu ya kioevu na epitaksi ya molekuli-boriti hutumiwa hasa katika usindikaji wa vifaa vya III-V (km, GaAs). Haya yanajadiliwa katika makala "Utengenezaji wa semiconductor III-V".

Epitaksi ya awamu ya mvuke hutumiwa kukuza filamu na CVD ya molekuli kwa joto la 900 hadi 1,300.^oC. Mivuke iliyo na silikoni na kiasi kinachodhibitiwa cha p- au n-aina ya dopanti katika gesi ya kubeba (kawaida hidrojeni) hupitishwa juu ya kaki zinazopashwa joto ili kuweka tabaka za silicon. Mchakato huo kwa ujumla unafanywa kwa shinikizo la anga.

Jedwali la 6 linabainisha aina nne kuu za epitaksi ya awamu ya mvuke, vigezo na athari za kemikali zinazofanyika.

Jedwali 6. Makundi makuu ya epitaksi ya awamu ya mvuke ya silicon

 

Mlolongo wa utuaji kawaida hufuatwa katika mchakato wa epitaxial unajumuisha:

• kusafisha substrate-kusugua kimwili, uondoaji wa mafuta ya kutengenezea, kusafisha asidi (kiberiti, nitriki na hidrokloriki, na hidrofloriki ni mlolongo wa kawaida) na operesheni ya kukausha.

• upakiaji wa kaki

• pasha moto-usafishaji wa nitrojeni na inapokanzwa hadi takriban 500 °C, kisha gesi ya hidrojeni hutumiwa na jenereta za RF kwa kufata kaki za joto.

• kloridi hidrojeni (HCl) -kawaida ukolezi wa 1 hadi 4% ya HCl hutolewa kwenye chemba ya reactor

• utuaji-chanzo cha silicon na gesi za dopant huwekwa ndani na kuwekwa kwenye uso wa kaki

• tulia-gesi ya hidrojeni ilibadilishwa kuwa nitrojeni tena ifikapo 500°C

• kupakua.

 

Uwekaji wa mvuke wa kemikali usio na epitaxial

Ingawa ukuaji wa epitaxial ni aina mahususi ya CVD ambapo safu iliyowekwa ina mwelekeo wa muundo wa fuwele sawa na safu ya substrate, CVD isiyo ya epitaxial ni uundaji wa kampaundi thabiti kwenye substrate yenye joto kwa mmenyuko wa joto au mtengano wa misombo ya gesi.

CVD inaweza kutumika kuweka nyenzo nyingi, lakini katika usindikaji wa semiconductor ya silicon vifaa vinavyokutana kwa ujumla, pamoja na silicon epitaxial, ni:

• silicon ya polycrystalline (poly Si)

• dioksidi ya silicon (SiO₂- zote mbili zilizopigwa na kufunguliwa; kioo cha p-doped)

• nitridi ya silicon (Si₃N₄).

 

Kila moja ya nyenzo hizi zinaweza kuwekwa kwa njia tofauti, na kila moja ina matumizi mengi.

Jedwali la 7 linabainisha aina tatu kuu za CVD kwa kutumia halijoto ya uendeshaji kama njia ya kutofautisha.

Jedwali 7. Aina kuu za uwekaji wa mvuke wa kemikali ya silicon (CVD)

* Kumbuka: Miitikio haijasawazishwa kimawazo.

**Majina ya jumla, ya umiliki au chapa ya biashara ya mifumo ya kite ya CVD

 

Vipengele vifuatavyo vinapatikana katika karibu aina zote za vifaa vya CVD:

• chumba cha majibu
• sehemu ya udhibiti wa gesi
• udhibiti wa wakati na mlolongo
• chanzo cha joto kwa substrates
• utunzaji wa maji taka.

 

Kimsingi, mchakato wa CVD unajumuisha kutoa kiasi kinachodhibitiwa cha silikoni au gesi chanzo cha nitridi, kwa kushirikiana na nitrojeni na/au gesi za kubeba hidrojeni, na gesi ya dopant ikiwa inataka, kwa mmenyuko wa kemikali ndani ya chemba ya reactor. Joto hutumiwa kutoa nishati muhimu kwa mmenyuko wa kemikali pamoja na kudhibiti joto la uso wa reactor na wafers. Baada ya majibu kukamilika, chanzo cha gesi ambacho hakijaathiriwa pamoja na mbebaji huisha kupitia mfumo wa kushughulikia maji taka na kupeperushwa kwenye angahewa.

Passivation ni aina ya kazi ya CVD. Inahusisha ukuaji wa safu ya oksidi ya kinga kwenye uso wa kaki ya silicon, kwa ujumla kama hatua ya mwisho ya uundaji kabla ya usindikaji usio wa kutengeneza. Safu hutoa utulivu wa umeme kwa kutenganisha uso wa mzunguko jumuishi kutoka kwa hali ya umeme na kemikali katika mazingira.

Uzalishaji wa metali

Baada ya vifaa vilivyotengenezwa kwenye substrate ya silicon, lazima ziunganishwe pamoja ili kufanya kazi za mzunguko. Utaratibu huu unajulikana kama metallization. Metallization hutoa njia ya wiring au kuunganisha tabaka za juu zaidi za nyaya zilizounganishwa kwa kuweka mifumo tata ya vifaa vya conductive, ambayo hupitia nishati ya umeme ndani ya nyaya.

Mchakato mpana wa metallization hutofautishwa kulingana na saizi na unene wa tabaka za metali na vifaa vingine vinavyowekwa. Hizi ni:

• filamu nyembamba-takriban unene wa filamu wa mikroni moja au chini

• filamu nene-takriban unene wa filamu wa mikroni 10 au zaidi

• kupamba-unene wa filamu hutofautiana kutoka nyembamba hadi nene, lakini kwa ujumla filamu nene.

 

Metali zinazotumika sana kwa utiaji metali ya semiconductor ya silicon ni: alumini, nikeli, chromium au aloi iitwayo nichrome, dhahabu, gerimani, shaba, fedha, titanium, tungsten, platinamu na tantalum.

Filamu nyembamba au nene pia zinaweza kuyeyuka au kuwekwa kwenye sehemu ndogo za kauri au glasi. Baadhi ya mifano ya substrates hizi ni: alumina (96% Al₂0₃), berilia (99% BeO), glasi ya borosilicate, pyroceram na quartz (SiO₂).

Filamu nyembamba

Uchumaji wa filamu nyembamba mara nyingi hutumiwa kupitia uwekaji wa utupu wa juu au sehemu ya utupu au mbinu ya uvukizi. Aina kuu za uvukizi wa utupu wa juu ni boriti ya elektroni, flash na kupinga, wakati uwekaji wa sehemu ya utupu hufanywa hasa kwa kupiga.

Ili kutekeleza aina yoyote ya metali nyembamba ya utupu wa filamu, mfumo kawaida huwa na vifaa vya msingi vifuatavyo:

• chumba ambacho kinaweza kuhamishwa ili kutoa utupu wa kutosha kwa uwekaji

• pampu ya utupu (au pampu) ili kupunguza gesi iliyoko kwenye chemba

• chombo cha kuangalia kiwango cha utupu na vigezo vingine

• njia ya kuweka au kuyeyusha tabaka za nyenzo za metallizing.

 

Uvukizi wa boriti ya elektroni, inayoitwa mara kwa mara E boriti, hutumia beamof elektroni iliyolengwa kupasha joto nyenzo za ujanibishaji. Boriti yenye nguvu ya juu ya elektroni huzalishwa kwa namna inayofanana na ile inayotumiwa kwenye bomba la picha la televisheni. Mkondo wa elektroni huharakishwa kupitia uga wa umeme wa kawaida wa kV 5 hadi 10 na kulenga nyenzo zinazopaswa kuyeyuka. Boriti inayolengwa ya elektroni huyeyusha nyenzo zilizomo kwenye kizuizi kilichopozwa na maji na mfadhaiko mkubwa unaoitwa makaa. Nyenzo iliyoyeyushwa kisha huyeyuka ndani ya chemba ya utupu na kuganda kwenye kaki baridi na pia kwenye uso mzima wa chemba. Kisha mpiga picha wa kawaida, mfiduo, ukuzaji na oparesheni za mvua au kavu hufanywa ili kufafanua saketi tata za metali.

Kiwango cha uvukizi ni mbinu nyingine ya utuaji wa filamu nyembamba za metali. Njia hii hutumiwa hasa wakati mchanganyiko wa vifaa viwili (aloi) vinapaswa kuyeyuka kwa wakati mmoja. Baadhi ya mifano ya vipengele viwili vya filamu ni: nikeli/chromium (Nichrome), chromium/silicon monoksidi (SiO) na alumini/silicon.

Katika uvukizi wa flash, bar ya kauri inapokanzwa na upinzani wa joto na spool ya kulishwa mara kwa mara ya waya, mkondo wa pellets au poda iliyotolewa kwa vibration huletwa kwenye filament ya moto au bar. Kisha metali zilizotiwa mvuke hupaka chemba ya ndani na nyuso za kaki.

Uvukizi sugu (pia inajulikana kama uvukizi wa filamenti) ni njia rahisi na ya bei nafuu zaidi ya uwekaji. Uvukizi hukamilishwa kwa kuongeza hatua kwa hatua mkondo unaotiririka kupitia filamenti ili kuyeyusha kwanza vitanzi vya nyenzo ili kuyeyushwa, na hivyo kulowesha filamenti. Mara baada ya filament ni mvua, sasa kwa njia ya filament huongezeka hadi uvukizi hutokea. Faida kuu ya uvukizi wa kupinga ni aina mbalimbali za vifaa vinavyoweza kuyeyuka.

Kazi ya matengenezo wakati mwingine hufanywa kwenye sehemu ya ndani ya chemba za uwekaji za evaporator ya E-boriti inayoitwa mitungi ya kengele. Wakati mafundi wa matengenezo wana vichwa vyao ndani ya mitungi ya kengele, mfiduo muhimu unaweza kutokea. Kuondoa mabaki ya chuma ambayo huwekwa kwenye uso wa ndani wa mitungi ya kengele kunaweza kusababisha mfiduo kama huo. Kwa mfano, mfiduo wa fundi zaidi ya kikomo cha mfiduo wa hewani kwa fedha ulipimwa wakati wa kuondolewa kwa mabaki kutoka kwa kivukizo kilichotumiwa kuweka fedha (Baldwin na Stewart 1989).

Kusafisha mabaki ya mitungi ya kengele kwa vimumunyisho vya kusafisha kikaboni pia kunaweza kusababisha mfiduo wa juu wa viyeyusho. Mfiduo wa mafundi kwa methanoli zaidi ya 250 ppm umetokea wakati wa aina hii ya kusafisha. Mfiduo huu unaweza kuondolewa kwa kutumia maji kama kiyeyusho cha kusafisha badala ya methanoli (Baldwin na Stewart 1989).

The utuaji sputtering mchakato unafanyika katika angahewa ya gesi ya shinikizo la chini au utupu wa sehemu, kwa kutumia mkondo wa umeme wa moja kwa moja (DC, au sputtering ya cathode) au voltages za RF kama chanzo cha nishati ya juu. Katika kunyunyiza, ioni za gesi ya argon ya ajizi huletwa kwenye chumba cha utupu baada ya kiwango cha utupu cha kuridhisha kufikiwa kupitia utumiaji wa pampu mbaya. Sehemu ya umeme huundwa kwa kutumia voltage ya juu, kwa kawaida 5,000 V, kati ya sahani mbili zinazopingana. Utoaji huu wa nishati ya juu hufanya ionize atomi za gesi ya argon na kuzifanya zisogee na kuharakisha hadi kwenye moja ya bamba kwenye chemba inayoitwa shabaha. Ayoni za argon zinapogonga shabaha iliyotengenezwa na nyenzo kitakachowekwa, huondoa, au kunyunyiza, atomi au molekuli hizi. Atomu zilizotolewa za nyenzo ya uhuishaji kisha huwekwa kwenye filamu nyembamba kwenye substrates za silicon ambazo zinaelekea kulengwa.

Uvujaji wa RF kutoka kwa pande na migongo kwenye vitengo vingi vya zamani vya sputter ulipatikana kuzidi kikomo cha mfiduo wa kazi (Baldwin na Stewart 1989). Uvujaji mwingi ulitokana na nyufa kwenye makabati iliyosababishwa na kuondolewa mara kwa mara kwa paneli za matengenezo. Katika mifano mpya zaidi ya mtengenezaji sawa, paneli zilizo na mesh ya waya kando ya seams huzuia uvujaji mkubwa. Vipu vya zamani vinaweza kuwekwa tena kwa matundu ya waya au, vinginevyo, mkanda wa shaba unaweza kutumika kufunika mishono ili kupunguza uvujaji.

Filamu nene

Muundo na mwelekeo wa filamu nyingi nene haziendani na uwekaji wa metali wa mizunguko iliyounganishwa ya silicon, haswa kwa sababu ya vikwazo vya ukubwa. Filamu nene hutumiwa zaidi kwa ujanibishaji wa miundo mseto ya kielektroniki, kama vile utengenezaji wa LCD.

Mchakato wa uchunguzi wa hariri ndio njia kuu ya uwekaji filamu nene. Nyenzo za filamu nene zinazotumiwa kwa kawaida ni paladiamu, fedha, titan dioksidi na kioo, dhahabu-platinamu na kioo, kioo cha dhahabu na kioo cha fedha.

Filamu nene zinazostahimili kwa kawaida huwekwa na kuchorwa kwenye substrate ya kauri kwa kutumia mbinu za kukagua hariri. Cermet ni aina ya filamu nene inayokinza inayoundwa na kusimamishwa kwa chembe za chuma zinazopitisha kwenye tumbo la kauri na resini ya kikaboni kama kichungi. Miundo ya kawaida ya cermet inaundwa na chromium, fedha au oksidi ya risasi katika monoksidi ya silicon au tumbo la dioksidi.

Mchovyo

Aina mbili za msingi za mbinu za uwekaji hutumika katika kutengeneza filamu za metali kwenye substrates za semiconductor: electroplating na electroless plating.

In electroplating, substrate ya kupakwa imewekwa kwenye cathode, au terminal iliyo na chaji hasi, ya tank ya kuweka na kuzamishwa katika suluhisho la elektroliti. Electrode iliyotengenezwa kwa chuma itakayowekwa sahani hutumika kama anodi, au terminal iliyo na chaji chanya. Wakati mkondo wa moja kwa moja unapitishwa kupitia suluhisho, ions za chuma zilizochajiwa vyema, ambazo hupasuka ndani ya suluhisho kutoka kwa anode, kuhamia na sahani kwenye cathode (substrate). Njia hii ya kupamba hutumiwa kutengeneza filamu za dhahabu au shaba.

In mchovyo wa umeme, upunguzaji wa wakati huo huo na oxidation ya chuma inayowekwa hutumiwa katika kutengeneza atomi ya chuma ya bure au molekuli. Kwa kuwa njia hii haihitaji upitishaji wa umeme wakati wa mchakato wa kuweka, inaweza kutumika na substrates za aina ya kuhami. Nickel, shaba na dhahabu ni metali za kawaida zinazowekwa kwa njia hii.

Aloying / annealing

Baada ya miunganisho ya metali kuwekwa na kuwekwa, hatua ya mwisho ya aloyi na annealing inaweza kufanywa. Aloi inajumuisha kuweka substrates za metali, kwa kawaida na alumini, katika tanuru ya uenezi ya chini ya joto ili kuhakikisha mguso wa chini wa upinzani kati ya chuma cha alumini na substrate ya silicon. Hatimaye, ama wakati wa hatua ya aloi au kuifuata moja kwa moja, kaki mara nyingi huwekwa wazi kwa mchanganyiko wa gesi yenye hidrojeni katika tanuru ya kueneza kwa 400 hadi 500 ° C. Hatua ya kupenyeza imeundwa ili kuboresha na kuleta uthabiti sifa za kifaa kwa kuchanganya hidrojeni na atomi ambazo hazijawekwa kwenye kiolesura cha dioksidi ya silicon-silicon.

Backlapping na backside metallization

Pia kuna hatua ya hiari ya usindikaji wa metali inayoitwa backlapping. Upande wa nyuma wa kaki unaweza kubanwa au kusagwa chini kwa kutumia suluji yenye unyevunyevu na shinikizo. Metali kama vile dhahabu inaweza kuwekwa kwenye upande wa nyuma wa kaki kwa kunyunyiza. Hii hurahisisha kiambatisho cha kufa kilichotenganishwa kwenye kifurushi katika mkusanyiko wa mwisho.

Mkutano na upimaji

Usindikaji usio wa utengezaji, unaojumuisha ufungashaji wa nje, viambatisho, uwekaji maelezo, kuunganisha na majaribio, kwa kawaida hufanywa katika vituo tofauti vya uzalishaji na mara nyingi hufanywa katika nchi za Kusini-mashariki mwa Asia, ambapo kazi hizi zinazohitaji nguvu kazi nyingi ni ghali sana kuzifanya. Aidha, mahitaji ya uingizaji hewa kwa ajili ya mchakato na udhibiti wa chembe kwa ujumla ni tofauti (zisizo safi) katika maeneo ya usindikaji yasiyo ya kutengeneza. Hatua hizi za mwisho katika mchakato wa utengenezaji zinahusisha shughuli zinazojumuisha kuuza, kupunguza mafuta, kupima kwa kemikali na vyanzo vya mionzi, na kupunguza na kuweka alama kwa leza.

Soldering wakati wa utengenezaji wa semiconductor kawaida haisababishi udhihirisho wa juu wa risasi. Ili kuzuia uharibifu wa joto kwa saketi iliyounganishwa, halijoto ya solder huwekwa chini ya halijoto ambapo uundaji mkubwa wa mafusho ya risasi yaliyoyeyushwa yanaweza kutokea (430°C). Hata hivyo, kusafisha vifaa vya solder kwa kukwarua au kupiga mswaki mabaki yenye risasi kunaweza kusababisha miale ya risasi zaidi ya 50 μg/m.³ (Baldwin na Stewart 1989). Pia, mfiduo wa risasi wa 200 μg/m³ yametokea wakati mbinu zisizofaa za kuondoa taka zinatumiwa wakati wa shughuli za solder ya wimbi (Baldwin na Williams 1996).

Wasiwasi mmoja unaokua na shughuli za solder ni kuwashwa kwa kupumua na pumu kwa sababu ya kufichuliwa na bidhaa za pyrolysis za fluxes ya solder, haswa wakati wa kuuza kwa mkono au operesheni ya kugusa, ambapo uingizaji hewa wa kienyeji haujatumiwa sana (tofauti na shughuli za solder, ambazo kwa miongo michache iliyopita kwa kawaida zimefungwa kwenye makabati yaliyochoka) (Goh na Ng 1987). Tazama makala "Ubao wa mzunguko uliochapishwa na mkusanyiko wa kompyuta" kwa maelezo zaidi.

Kwa kuwa koloni katika flux ya solder ni kihamasishaji, mfiduo wote unapaswa kupunguzwa hadi chini iwezekanavyo, bila kujali matokeo ya sampuli za hewa. Ufungaji mpya wa kutengenezea hasa lazima ujumuishe uingizaji hewa wa kitovu cha ndani wakati uuzaji unatakiwa kufanywa kwa muda mrefu (kwa mfano, zaidi ya saa 2).

Moshi kutoka kwa kutengenezea kwa mkono utapanda wima kwenye mikondo ya joto, na kuingia katika eneo la kupumua la mfanyakazi wakati mtu anaegemea mahali pa kutengenezea. Udhibiti kwa kawaida hupatikana kwa kutumia kasi ya juu na kiasi cha chini cha uingizaji hewa wa ndani wa moshi kwenye ncha ya solder.

Vifaa vinavyorudisha hewa iliyochujwa mahali pa kazi vinaweza, ikiwa ufanisi wa kuchuja hautoshi, kusababisha uchafuzi wa pili ambao unaweza kuathiri watu kwenye chumba cha kazi isipokuwa wale wanaouza. Hewa iliyochujwa haipaswi kurudishwa kwenye chumba cha kazi isipokuwa kiasi cha soldering ni kidogo na chumba kina uingizaji hewa mzuri wa dilution wa jumla.

Aina ya kaki na mtihani

Baada ya utengenezaji wa kaki kukamilika, kila kaki iliyokamilishwa kihalisi hupitia mchakato wa aina ya kaki ambapo sakiti iliyounganishwa kwenye kila kingo mahususi inajaribiwa kwa umeme na vichunguzi vinavyodhibitiwa na kompyuta. Kaki ya mtu binafsi inaweza kuwa na kutoka mia moja hadi mamia ya dies tofauti au chips ambayo lazima kujaribiwa. Baada ya matokeo ya mtihani kukamilika, wafu huwekwa alama ya kimwili na resin ya epoxy ya sehemu moja iliyotolewa moja kwa moja. Nyekundu na bluu hutumiwa kutambua na kupanga dies ambazo hazifikii vipimo vya umeme vinavyohitajika.

Kufa kutengana

Kwa vifaa au saketi kwenye kaki iliyojaribiwa, kuweka alama na kupangwa, mtu anayekufa kwenye kaki lazima atenganishwe kimwili. Mbinu kadhaa zimeundwa kwa ajili ya kutenganisha kufa kwa mtu binafsi—kuandika almasi, upakaji wa leza na msumeno wa gurudumu la almasi.

Uandikaji wa almasi ndiyo njia ya zamani zaidi inayotumika na inahusisha kuchora ncha iliyopachikwa almasi yenye umbo sawasawa kwenye kaki kando ya mstari wa mwandishi au "mitaani" inayotenganisha maiti ya mtu binafsi kwenye sehemu ya kaki. Kutokamilika kwa muundo wa fuwele unaosababishwa na scribing huruhusu kaki kuinama na kuvunjika kando ya mstari huu.

Kuandika kwa laser ni mbinu ya hivi karibuni ya kutenganisha kufa. Boriti ya leza inatolewa na leza ya neodymium-yttrium yenye mapigo, yenye nguvu ya juu. Boriti hutengeneza kijiti kwenye kaki ya silicon kando ya mistari ya mwandishi. Groove hutumika kama mstari ambao kaki huvunja.

Njia inayotumika sana ya kutenganisha kufa ni sawing yenye unyevunyevu—kukata substrates kando ya barabara kwa kutumia msumeno wa mzunguko wa kasi wa almasi. Sawing inaweza ama kukata sehemu (mwandishi) au kukata kabisa (kete) kupitia substrate ya silicon. Tope la mvua la nyenzo zilizoondolewa kutoka mitaani hutolewa na sawing.

Kufa ambatisha na kuunganisha

Kifa au chip ya mtu binafsi lazima iambatishwe kwenye kifurushi cha mtoa huduma na fremu ya risasi ya chuma. Flygbolag kawaida hutengenezwa kwa nyenzo za kuhami joto, ama kauri au plastiki. Nyenzo za kubeba kauri kawaida hutengenezwa kwa alumina (Al₂O₃), lakini inaweza kuwa na beryllia (BeO) au steatite (MgO-SiO₂) Vifaa vya kubeba plastiki ni vya aina ya thermoplastic au thermosetting resin.

Kushikamana kwa kifo cha mtu binafsi kwa ujumla hukamilishwa na mojawapo ya aina tatu tofauti za kiambatisho: eutectic, preform na epoxy. Kiambatisho cha Eutectic kufa kinahusisha kutumia aloi ya eutectic brazing, kama vile dhahabu-silicon. Kwa njia hii, safu ya chuma ya dhahabu imewekwa nyuma ya kufa. Kwa kupokanzwa mfuko juu ya joto la eutectic (370 ° C kwa dhahabu-silicon) na kuweka difa juu yake, dhamana hutengenezwa kati ya kufa na mfuko.

Kuunganisha kwa awali kunahusisha matumizi ya kipande kidogo cha nyenzo maalum ya utungaji ambayo itaambatana na kufa na mfuko. Preform imewekwa kwenye eneo la kiambatisho cha kifurushi na kuruhusiwa kuyeyuka. Kisha kitambaa husuguliwa kote kanda hadi kufa kushikanishwa, na kisha kifurushi kipozwe.

Kuunganishwa kwa epoxy kunahusisha matumizi ya gundi ya epoxy ili kuunganisha kufa kwenye mfuko. Tone la epoxy hutolewa kwenye mfuko na kufa huwekwa juu yake. Kifurushi kinaweza kuhitaji kuoka kwa joto la juu ili kuponya epoxy vizuri.

Mara tu kufa kumeshikamana na kifurushi, viunganisho vya umeme lazima vitolewe kati ya saketi iliyojumuishwa na miongozo ya kifurushi. Hili linakamilishwa kwa kutumia mbinu za ukandamizaji wa hali ya hewa, ultrasonic au thermosonic ili kuambatisha nyaya za dhahabu au alumini kati ya maeneo ya mguso kwenye chip ya silikoni na miongozo ya kifurushi.

Uunganishaji wa kidhibiti cha halijoto mara nyingi hutumika kwa waya wa dhahabu na huhusisha kupasha joto kifurushi hadi takriban 300^oC na kutengeneza dhamana kati ya waya na pedi za kuunganisha kwa kutumia joto na shinikizo. Aina mbili kuu za uunganishaji wa thermocompression zinatumika-kuunganisha mpira na kuunganisha kabari. Kuunganisha kwa mpira, ambayo hutumiwa tu na waya wa dhahabu, hulisha waya kupitia bomba la capillary, huikandamiza, na kisha mwali wa hidrojeni huyeyusha waya. Kwa kuongeza, hii huunda mpira mpya kwenye mwisho wa waya kwa mzunguko unaofuata wa kuunganisha. Uunganishaji wa kabari hujumuisha zana ya kuunganisha yenye umbo la kabari na darubini inayotumika kuweka chipu ya silikoni na kufungasha kwa usahihi juu ya pedi ya kuunganisha. Mchakato huo unafanywa katika anga ya ajizi.

Uunganisho wa ultrasonic hutumia mpigo wa ultrasonic, nishati ya masafa ya juu ili kutoa hatua ya kusugua ambayo huunda kifungo kati ya waya na pedi ya kuunganisha. Uunganisho wa ultrasonic hutumiwa hasa na waya wa alumini na mara nyingi hupendekezwa zaidi ya kuunganisha thermocompression, kwa kuwa hauhitaji chip ya mzunguko kuwashwa moto wakati wa operesheni ya kuunganisha.

Uunganishaji wa Thermosoniki ni mabadiliko ya hivi karibuni ya kiteknolojia katika kuunganisha waya za dhahabu. Inahusisha matumizi ya mchanganyiko wa nishati ya ultrasonic na joto na inahitaji joto kidogo kuliko kuunganisha thermocompression.

Encapsulation

Madhumuni ya msingi ya ujumuishaji ni kuweka sakiti iliyojumuishwa kwenye kifurushi ambacho kinakidhi mahitaji ya umeme, mafuta, kemikali na kimwili yanayohusiana na utumiaji wa saketi iliyojumuishwa.

Aina za vifurushi vinavyotumika sana ni aina ya risasi-radial, pakiti bapa na kifurushi cha dual-in-line (DIP). Aina ya vifurushi vya radial-lead hutengenezwa zaidi na Kovar, aloi ya chuma, nikeli na cobalt, na mihuri ya kioo ngumu na Kovar inaongoza. Pakiti za gorofa hutumia muafaka wa risasi wa chuma, kwa kawaida hutengenezwa kwa aloi ya alumini pamoja na vipengele vya kauri, kioo na chuma. Vifurushi vya laini-mbili kwa ujumla ndivyo vinavyojulikana zaidi na mara nyingi hutumia plastiki za kauri au zilizobuniwa.

Vifurushi vya semiconductor vya plastiki vilivyotengenezwa kimsingi hutolewa na michakato miwili tofauti-kuhamisha ukingo na ukingo wa sindano. Ukingo wa uhamishaji ndio njia kuu ya ufungaji wa plastiki. Kwa njia hii, chips huwekwa kwenye fremu za risasi ambazo hazijakatwa na kisha bechi hupakiwa kwenye ukungu. Aina za poda au pellet za misombo ya ukingo wa plastiki ya thermosetting huyeyuka kwenye sufuria yenye joto na kisha kulazimishwa (kuhamishwa) chini ya shinikizo kwenye molds zilizopakiwa. Mifumo ya kiwanja ya uundaji wa poda au pellet inaweza kutumika kwenye epoksi, silikoni au silikoni/epoksi resini. Mfumo kawaida huwa na mchanganyiko wa:

• resini za thermosetting- epoxy, silicone au silicone / epoxy

• magumu- epoxy novolacs na anhydrides epoxy

• fillers-silica-iliyounganishwa au dioksidi ya silicon ya fuwele (SiO₂) na alumina (Al₂O₃), kwa ujumla 50-70% kwa uzito

• retardant ya mototrioksidi ya antimoni (Sb₂O₃) kwa ujumla 1-5% kwa uzito.

 

Ukingo wa sindano hutumia kiwanja cha kutengeneza thermoplastic au thermosetting ambacho hupashwa joto hadi kiwango chake myeyuko katika silinda kwa halijoto inayodhibitiwa na kulazimishwa kwa shinikizo kupitia pua kwenye ukungu. Resin huimarisha haraka, mold inafunguliwa na mfuko wa encapsulation hutolewa. Aina mbalimbali za misombo ya plastiki hutumiwa katika uundaji wa sindano, na resini za epoxy na polyphenylene sulphide (PPS) zikiwa ni maingizo mapya zaidi katika uwekaji wa semiconductor.

Ufungaji wa mwisho wa kifaa cha semiconductor ya silicon huwekwa kulingana na upinzani wake kwa kuvuja au uwezo wa kutenganisha mzunguko uliounganishwa kutoka kwa mazingira yake. Hizi zinatofautishwa kuwa zisizo na hewa (zisizopitisha hewa) au zisizo na muhuri.

Mtihani wa kuvuja na kuchoma ndani

Uchunguzi wa kuvuja ni utaratibu uliotengenezwa ili kupima uwezo halisi wa kuziba au hermetism ya kifaa kilichofungwa. Aina mbili za kawaida za kupima uvujaji zinatumika: ugunduzi wa uvujaji wa heliamu na ugunduzi wa uvujaji wa kifuatiliaji cha mionzi.

Katika kugundua kuvuja kwa heliamu, vifurushi vilivyokamilishwa huwekwa kwenye anga ya shinikizo la heliamu kwa muda. Heliamu ina uwezo wa kupenya kwa kutokamilika kwenye kifurushi. Baada ya kuondolewa kutoka kwa chumba cha shinikizo la heliamu, kifurushi huhamishiwa kwenye chumba cha spectrometer ya molekuli na kupimwa kwa heliamu inayovuja nje ya kasoro kwenye mfuko.

Gesi ya kufuatilia mionzi, kwa kawaida krypton-85 (Kr-85), inabadilishwa na heliamu kwa njia ya pili, na gesi ya mionzi inayovuja nje ya kifurushi hupimwa. Katika hali ya kawaida, mfiduo wa wafanyikazi kutokana na mchakato huu ni chini ya millisieverts 5 (milimita 500) kwa mwaka (Baldwin na Stewart 1989). Udhibiti wa mifumo hii kawaida ni pamoja na:

• kutengwa katika vyumba na upatikanaji mdogo tu kwa wafanyakazi muhimu

• aliweka alama za onyo za mionzi kwenye milango ya vyumba vyenye Kr-85

• vichunguzi vya mionzi vinavyoendelea na kengele na kuzima kiotomatiki/kutengwa

• mfumo wa kutolea nje uliojitolea na chumba cha shinikizo hasi

• ufuatiliaji wa mfiduo kwa kutumia kipimo cha kibinafsi (kwa mfano, beji za filamu za mionzi)

• matengenezo ya mara kwa mara ya kengele na kuingiliana

• ukaguzi wa mara kwa mara wa kuvuja kwa nyenzo za mionzi

• mafunzo ya usalama kwa waendeshaji na mafundi

• kuhakikisha kuwa mwangaza wa mionzi unawekwa chini kadri inavyowezekana (ALARA).

 

Pia, nyenzo zinazogusana na Kr-85 (kwa mfano, IC zilizowekwa wazi, mafuta ya pampu yaliyotumika, vali na pete za O) huchunguzwa ili kuhakikisha kuwa hazitoi viwango vya juu vya mionzi kwa sababu ya mabaki ya gesi kabla hazijaondolewa. eneo linalodhibitiwa. Leach-Marshal (1991) hutoa maelezo ya kina juu ya kufichuliwa na vidhibiti kutoka kwa mifumo ya kugundua uvujaji mzuri wa Kr-85.

Choma ndani ni operesheni ya kusisitiza joto na umeme ili kuamua kuegemea kwa kifaa cha mwisho kilichofungwa. Vifaa huwekwa kwenye tanuri inayodhibiti halijoto kwa muda mrefu kwa kutumia angahewa iliyoko au hali ajizi ya nitrojeni. Halijoto huanzia 125°C hadi 200°C (150°C ni wastani), na vipindi vya muda kutoka saa chache hadi saa 1,000 (saa 48 ni wastani).

Jaribio la mwisho

Kwa sifa ya mwisho ya utendaji wa kifaa cha semiconductor ya silicon, mtihani wa mwisho wa umeme unafanywa. Kwa sababu ya idadi kubwa na utata wa vipimo vinavyohitajika, kompyuta hufanya na kutathmini upimaji wa vigezo vingi muhimu kwa utendaji wa kifaa hatimaye.

Weka alama na upakie

Utambulisho wa kimwili wa kifaa cha mwisho kilichofungwa hukamilishwa kwa matumizi ya aina mbalimbali za mifumo ya kuashiria. Kategoria kuu mbili za kuashiria kwa sehemu ni uchapishaji wa mawasiliano na usio wa mawasiliano. Uchapishaji wa anwani kwa kawaida hujumuisha mbinu ya kukabiliana na mzunguko kwa kutumia wino za kutengenezea. Uchapishaji usio wa mawasiliano, ambao huhamisha alama bila mguso wa kimwili, unahusisha kichwa cha ndege ya wino au uchapishaji wa tona kwa kutumia wino zenye kutengenezea au alama ya leza.

Vimumunyisho vinavyotumika kama kibeba wino cha uchapishaji na kama kisafishaji awali kwa kawaida huundwa na mchanganyiko wa alkoholi (ethanol) na esta (ethyl acetate). Mifumo mingi ya vijenzi vya kuashiria, isipokuwa kuweka alama kwa leza, hutumia wino ambazo zinahitaji hatua ya ziada ya kuweka, au kuponya. Njia hizi za kuponya ni kuponya hewa, kuponya joto (joto au infrared) na uponyaji wa ultraviolet. Wino za kuponya ultraviolet hazina vimumunyisho.

Mifumo ya kuashiria kwa laser hutumia kaboni dioksidi yenye nguvu nyingi (CO₂) leza, au neodymium:yttrium laser yenye nguvu nyingi. Laser hizi kwa kawaida hupachikwa kwenye kifaa na huwa na makabati yaliyounganishwa ambayo hufunga njia ya boriti na mahali ambapo boriti huwasiliana na mtu anayelengwa. Hii huondoa hatari ya boriti ya laser wakati wa shughuli za kawaida, lakini kuna wasiwasi wakati miunganisho ya usalama inashindwa. Operesheni ya kawaida ambapo ni muhimu kuondoa viunga vya boriti na kushindwa kwa kuingiliana ni usawa wa boriti ya laser.

Wakati wa shughuli hizi za matengenezo, chumba kilicho na leza kinapaswa kuhamishwa, isipokuwa kwa mafundi wa matengenezo muhimu, na milango ya chumba ikiwa imefungwa na kubandikwa kwa ishara zinazofaa za usalama wa leza. Walakini, leza zenye nguvu nyingi zinazotumiwa katika utengenezaji wa semiconductor mara nyingi ziko katika maeneo makubwa ya utengenezaji, ambayo inafanya kuwa haiwezekani kuhamisha wafanyikazi wasio wa matengenezo wakati wa matengenezo. Kwa hali hizi, eneo la udhibiti wa muda kawaida huanzishwa. Kawaida maeneo haya ya udhibiti yana mapazia ya laser au skrini za kulehemu zenye uwezo wa kuhimili mguso wa moja kwa moja na boriti ya laser. Kiingilio cha eneo la udhibiti wa muda kwa kawaida hupitia lango la maze ambalo hubandikwa kwa ishara ya onyo wakati wowote miingiliano ya leza inaposhindwa. Tahadhari zingine za usalama wakati wa upangaji wa boriti ni sawa na zile zinazohitajika kwa uendeshaji wa laser yenye nguvu ya juu iliyo wazi (kwa mfano, mafunzo, ulinzi wa macho, taratibu zilizoandikwa na kadhalika).

Laser zenye nguvu nyingi pia ni moja wapo ya hatari kubwa za umeme katika tasnia ya semiconductor. Hata baada ya umeme kuzimwa, uwezekano mkubwa wa mshtuko upo ndani ya chombo na lazima usambazwe kabla ya kufanya kazi ndani ya baraza la mawaziri.

Pamoja na hatari ya boriti na hatari ya umeme, uangalifu unapaswa kuchukuliwa katika kufanya matengenezo kwenye mifumo ya leza ya kuashiria kwa sababu ya uwezekano wa uchafuzi wa kemikali kutoka kwa trioksidi ya antimoni inayozuia moto na beriliamu (vifurushi vya kauri vilivyo na kiwanja hiki vitaandikishwa). Moshi unaweza kuunda wakati wa kuweka alama kwa leza zenye nguvu nyingi na kuunda mabaki kwenye nyuso za vifaa na vichujio vya kutoa moshi.

Vipunguza mafuta vimekuwa vikitumika hapo awali kusafisha semiconductors kabla ya kuwekewa alama za misimbo ya utambulisho. Mfiduo wa kutengenezea juu ya kikomo kinachotumika cha kukabiliwa na hewa kazini unaweza kutokea kwa urahisi ikiwa kichwa cha opereta kitawekwa chini ya mizinga ya kupoeza ambayo husababisha mvuke kujikunja, kama inavyoweza kutokea wakati opereta anapojaribu kupata sehemu zilizoanguka au wakati fundi anasafisha mabaki kutoka chini ya kifaa. kitengo (Baldwin na Stewart 1989). Matumizi ya degreaser yamepunguzwa sana katika tasnia ya semiconductor kwa sababu ya vizuizi vya utumiaji wa vitu vya kuharibu ozoni kama vile klorofluorocarbons na vimumunyisho vya klorini.

Uchambuzi wa kushindwa na uhakikisho wa ubora

Maabara ya uchanganuzi wa kutofaulu na uchanganuzi wa ubora kwa kawaida hufanya shughuli mbalimbali zinazotumiwa ili kuhakikisha kutegemewa kwa vifaa. Baadhi ya shughuli zinazofanywa katika maabara hizi zinaonyesha uwezekano wa kufichuliwa kwa wafanyikazi. Hizi ni pamoja na:

• kuashiria vipimo kutumia michanganyiko mbalimbali ya kutengenezea na babuzi katika viriba vyenye moto kwenye hotplates. Uingizaji hewa wa ndani (LEV) kwa namna ya kofia ya chuma yenye kasi ya kutosha ya uso inahitajika ili kudhibiti utoaji wa hewa safi. Miyeyusho ya Monoethanolamine inaweza kusababisha mfiduo unaozidi kikomo chake cha mfiduo wa hewani (Baldwin na Williams 1996).

• mtihani wa Bubble / uvujaji kutumia fluorocarbons zenye uzito wa juu wa Masi (jina la biashara la Fluorinerts)

• vitengo vya ufungaji wa x-ray.

 

Cobalt-60 (hadi curies 26,000) hutumiwa katika vimulisho kwa ajili ya kupima uwezo wa ICs kustahimili mionzi ya gamma katika matumizi ya kijeshi na anga. Katika hali ya kawaida, mfiduo wa wafanyikazi kutokana na operesheni hii ni chini ya millisieverts 5 (milimita 500) kwa mwaka (Baldwin na Stewart 1989). Vidhibiti vya operesheni hii maalum kwa kiasi fulani ni sawa na zile zinazotumiwa kwa mifumo ya uvujaji wa Kr-85 (kwa mfano, chumba kilichotengwa, vichunguzi vinavyoendelea vya mionzi, ufuatiliaji wa mfiduo wa wafanyikazi na kadhalika).

Vyanzo vidogo vya "leseni mahususi" vya alpha (km, millikuries ndogo na ya Americium-241) hutumika katika mchakato wa kuchanganua kutofaulu. Vyanzo hivi vimefunikwa na mipako nyembamba ya kinga inayoitwa dirisha inayoruhusu chembe za alfa kutolewa kutoka kwa chanzo ili kujaribu uwezo wa saketi iliyojumuishwa kufanya kazi inapopigwa na chembe za alfa. Kwa kawaida vyanzo huangaliwa mara kwa mara (kwa mfano, nusu mwaka) kwa kuvuja kwa nyenzo za mionzi ambazo zinaweza kutokea ikiwa dirisha la kinga limeharibiwa. Uvujaji wowote unaotambulika kwa kawaida huchochea kuondolewa kwa chanzo na usafirishaji wake kurudi kwa mtengenezaji.

Mifumo ya x-ray ya baraza la mawaziri hutumika kuangalia unene wa mipako ya chuma na kutambua kasoro (kwa mfano, viputo vya hewa kwenye vifurushi vya misombo ya ukungu). Ingawa si chanzo kikubwa cha kuvuja, vitengo hivi kwa kawaida hukaguliwa mara kwa mara (kwa mfano, kila mwaka) kwa kutumia mita ya uchunguzi inayoshikiliwa kwa mkono kwa uvujaji wa eksirei na kukaguliwa ili kuhakikisha kwamba miunganisho ya milango inafanya kazi ipasavyo.

Kusafirisha Bidhaa

Usafirishaji ndio mwisho wa uhusikaji wa watengenezaji wengi wa vifaa vya silicon semiconductor. Watengenezaji wa semiconductor za wauzaji huuza bidhaa zao kwa wazalishaji wengine wa bidhaa za mwisho, huku watengenezaji waliofungwa hutumia vifaa kwa bidhaa zao za mwisho.

Utafiti wa Afya

Kila hatua ya mchakato hutumia seti fulani ya kemia na zana ambazo husababisha wasiwasi maalum wa EHS. Mbali na wasiwasi unaohusishwa na hatua mahususi za mchakato katika uchakataji wa kifaa cha silicon semiconductor, uchunguzi wa magonjwa ulichunguza madhara ya kiafya miongoni mwa wafanyakazi wa sekta ya semiconductor (Schenker et al. 1992). Tazama pia mjadala katika makala "Athari za kiafya na mifumo ya magonjwa".

Hitimisho kuu la utafiti lilikuwa kwamba kazi katika vifaa vya utengenezaji wa semiconductor inahusishwa na kiwango cha kuongezeka kwa utoaji mimba wa pekee (SAB). Katika kipengele cha kihistoria cha utafiti, idadi ya wajawazito waliofanyiwa utafiti katika uundaji na wafanyikazi wasiotengeneza walikuwa takriban sawa (447 na 444 mtawalia), lakini kulikuwa na utoaji mimba zaidi wa hiari katika utungaji (n=67) kuliko kutotengeneza (n=46) . Inaporekebishwa kwa ajili ya mambo mbalimbali yanayoweza kusababisha upendeleo (umri, kabila, uvutaji sigara, mfadhaiko, hali ya kijamii na kiuchumi na historia ya ujauzito) hatari ya jamaa (RR) ya aya za utungaji zisizo za uwongo ilikuwa 1.43 (95% muda wa kuamini=0.95-2.09) .

Watafiti waliunganisha kiwango kilichoongezeka cha SAB na mfiduo wa etha fulani za glycol (EGE) zinazotumiwa katika utengenezaji wa semiconductor. Etha maalum za glikoli ambazo zilihusika katika utafiti na zinazoshukiwa kusababisha athari mbaya za uzazi ni:

• 2-methoxyethanol (CAS 109-86-4)

• Acetate ya 2-methoxyethyl (CAS 110-49-6)

• 2-ethoxyethyl acetate (CAS 111-15-9).

 

Ingawa sio sehemu ya utafiti, etha zingine mbili za glycol zinazotumika katika tasnia, 2-ethoxyethanol (CAS 110-80-5) na diethylene glycol dimethyl ether (CAS 111-96-6) zina athari sawa za sumu na zimepigwa marufuku na wengine. watengenezaji wa semiconductor.

Kando na ongezeko la kiwango cha SAB kinachohusishwa na mfiduo wa etha fulani za glikoli, utafiti pia ulihitimisha:

• Uhusiano usio thabiti ulikuwepo kwa mfiduo wa floridi (katika etching) na SAB.

• Dhiki ya kujiripoti ilikuwa sababu kubwa ya hatari inayojitegemea kwa SAB miongoni mwa wanawake wanaofanya kazi katika maeneo ya utengenezaji.

• Ilichukua muda mrefu kwa wanawake wanaofanya kazi katika eneo la utengenezaji kupata mimba ikilinganishwa na wanawake katika maeneo yasiyo ya uzushi.

• Kuongezeka kwa dalili za kupumua (kuwasha kwa macho, pua na koo na kupumua) kulikuwepo kwa wafanyikazi wa utengenezaji ikilinganishwa na wafanyikazi wasio wa kutengeneza.

• Dalili za musculoskeletal za ncha ya juu ya mbali, kama vile maumivu ya mkono, kiwiko, kiwiko na paji la uso, zilihusishwa na kazi ya chumba cha kutengeneza.

• Ugonjwa wa ngozi na upotezaji wa nywele (alopecia) uliripotiwa mara nyingi zaidi kati ya wafanyikazi wa utengenezaji kuliko wafanyikazi wasio wa uundaji.

 

Ukaguzi wa Vifaa

Utata wa vifaa vya kutengeneza semiconductor, pamoja na maendeleo endelevu katika michakato ya utengenezaji, hufanya ukaguzi wa awali wa vifaa vya mchakato mpya kuwa muhimu kwa kupunguza hatari za EHS. Michakato miwili ya kukagua vifaa husaidia kuhakikisha kuwa vifaa vipya vya mchakato wa semiconductor vitakuwa na vidhibiti vinavyofaa vya EHS: uwekaji alama wa CE na Viwango vya Semiconductor na Vifaa vya Kimataifa (SEMI).

Uwekaji alama wa CE ni tamko la mtengenezaji kwamba vifaa vilivyotiwa alama hivyo vinatii mahitaji ya Maelekezo yote yanayotumika ya Umoja wa Ulaya (EU). Kwa vifaa vya utengenezaji wa semicondukta, Maagizo ya Mitambo (MD), Maagizo ya Upatanifu wa Kielektroniki (EMC) na Maagizo ya Kiwango cha chini cha Voltage (LVD) huchukuliwa kuwa maagizo hayo yanayotumika zaidi.

Kwa upande wa Maelekezo ya EMC, huduma za shirika husika (shirika lililoidhinishwa rasmi na nchi mwanachama wa Umoja wa Ulaya) zinahitaji kubakishwa ili kufafanua mahitaji ya upimaji na kuidhinisha matokeo ya uchunguzi. MD na LVD zinaweza kutathminiwa na mtengenezaji au shirika lililoarifiwa (shirika lililoidhinishwa rasmi na nchi mwanachama wa EU). Bila kujali njia iliyochaguliwa (kujitathmini au mtu wa tatu) ni mwagizaji wa rekodi ambaye anawajibika kwa bidhaa iliyoagizwa kuwa alama ya CE. Wanaweza kutumia maelezo ya mtu wa tatu au ya kujitathmini kama msingi wa imani yao kwamba kifaa kinakidhi mahitaji ya maagizo yanayotumika, lakini, hatimaye, watatayarisha tangazo la kuzingatia na kujiweka alama ya CE wenyewe.

Semiconductor Equipment and Materials International ni shirika la kimataifa la biashara ambalo linawakilisha wasambazaji wa vifaa vya semiconductor na paneli bapa. Miongoni mwa shughuli zake ni uundaji wa viwango vya kiufundi vya hiari ambavyo ni makubaliano kati ya wasambazaji na wateja yenye lengo la kuboresha ubora wa bidhaa na kutegemewa kwa bei nzuri na usambazaji wa kutosha.

Viwango viwili vya SEMI ambavyo hutumika mahususi kwa masuala ya EHS kwa vifaa vipya ni SEMI S2 na SEMI S8. SEMI S2-93, Miongozo ya Usalama kwa Vifaa vya Utengenezaji wa Semiconductor, inakusudiwa kama seti ya chini ya kuzingatia utendaji wa EHS kwa vifaa vinavyotumika katika utengenezaji wa semicondukta. SEMI S8-95, Mwongozo wa Mtumiaji wa Vigezo vya Mafanikio ya Mtoa Huduma, inapanua sehemu ya ergonomics katika SEMI S2.

Watengenezaji wengi wa semicondukta huhitaji vifaa vipya viidhinishwe na wahusika wengine kuwa vinakidhi mahitaji ya SEMI S2. Miongozo ya ukalimani ya SEMI S2-93 na SEMI S8-95 imo katika chapisho la muungano wa sekta ya SEMATECH (SEMATECH 1996). Maelezo ya ziada kuhusu SEMI yanapatikana kwenye mtandao wa dunia nzima (http://www.semi.org).

Ushughulikiaji wa Kemikali

Usambazaji wa kioevu

Pamoja na mifumo ya kiotomatiki ya kusambaza kemikali kuwa sheria, sio ubaguzi, idadi ya kuchomwa kwa kemikali kwa wafanyikazi imepungua. Hata hivyo, ulinzi unaofaa unahitajika kusakinishwa katika mifumo hii ya kiotomatiki ya kusambaza kemikali. Hizi ni pamoja na:

• kugundua kuvuja na kuzima kiotomatiki kwenye chanzo cha usambazaji wa wingi na kwenye masanduku ya makutano

• kuzuia mistari mara mbili ikiwa kemikali inachukuliwa kuwa nyenzo hatari

• sensorer za kiwango cha juu kwenye sehemu za mwisho (bafu au chombo cha zana)

• kuzimwa kwa pampu kwa muda (huruhusu tu kiasi mahususi kusukumwa hadi mahali kabla haijazimika kiotomatiki).

Usambazaji wa gesi

Usalama wa usambazaji wa gesi umeboreshwa kwa kiasi kikubwa zaidi ya miaka kwa ujio wa aina mpya za vali za silinda, milango ya mtiririko iliyozuiliwa iliyoingizwa kwenye silinda, paneli za kusafisha gesi otomatiki, kugundua kiwango cha juu cha mtiririko na kuzimwa na vifaa vya kisasa zaidi vya kugundua uvujaji. Kwa sababu ya mali yake ya pyrophoric na matumizi yake mengi kama hisa ya malisho, gesi ya silane inawakilisha hatari kubwa zaidi ya mlipuko ndani ya sekta hiyo. Hata hivyo, matukio ya gesi ya silane yamekuwa ya kutabirika zaidi kutokana na utafiti mpya uliofanywa na Factory Mutual na SEMATECH. Kwa njia zinazofaa za kupunguza mtiririko (RFOs), shinikizo la utoaji na viwango vya uingizaji hewa, matukio mengi ya mlipuko yameondolewa (SEMATECH 1995).

Matukio kadhaa ya usalama yametokea katika miaka ya hivi karibuni kutokana na mchanganyiko usiodhibitiwa wa gesi zisizoendana. Kwa sababu ya matukio haya, watengenezaji wa semiconductor mara nyingi hukagua usakinishaji wa laini za gesi na masanduku ya gesi ya zana ili kuhakikisha kuwa mchanganyiko usiofaa na/au mtiririko wa nyuma wa gesi hauwezi kutokea.

Masuala ya kemikali kwa kawaida huleta wasiwasi mkubwa katika utengenezaji wa semiconductor. Walakini, majeraha na vifo vingi ndani ya tasnia hutokana na hatari zisizo za kemikali.

Usalama wa Umeme

Kuna hatari nyingi za umeme zinazohusiana na vifaa vinavyotumiwa katika tasnia hii. Viunganishi vya usalama vina jukumu muhimu katika usalama wa umeme, lakini viunganisho hivi mara nyingi hupuuzwa na mafundi wa matengenezo. Kiasi kikubwa cha kazi ya matengenezo kwa kawaida hufanywa wakati kifaa bado kimetiwa nguvu au kimezimwa kwa kiasi. Hatari kubwa zaidi za umeme zinahusishwa na vipandikizi vya ioni na vifaa vya nguvu vya laser. Hata baada ya nguvu kuzimwa, uwezekano mkubwa wa mshtuko upo ndani ya zana na lazima usambazwe kabla ya kufanya kazi ndani ya zana. Mchakato wa ukaguzi wa SEMI S2 nchini Marekani na alama ya CE huko Ulaya umesaidia kuboresha usalama wa umeme kwa vifaa vipya, lakini shughuli za matengenezo hazizingatiwi vya kutosha kila wakati. Mapitio ya makini ya shughuli za matengenezo na hatari za umeme zinahitajika kwa vifaa vyote vipya vilivyowekwa.

Ya pili kwenye orodha ya hatari ya umeme ni seti ya vifaa vinavyozalisha nishati ya RF wakati wa etching, sputtering na kusafisha chumba. Kinga sahihi na kutuliza zinahitajika ili kupunguza hatari ya kuchomwa kwa RF.

Hatari hizi za umeme na zana nyingi kutozimwa wakati wa shughuli za matengenezo zinahitaji mafundi wa matengenezo kutumia njia zingine kujilinda, kama vile taratibu za kufunga/kutoa huduma. Hatari za umeme sio vyanzo pekee vya nishati ambavyo vinashughulikiwa na kufungiwa / kukatwa. Vyanzo vingine vya nishati ni pamoja na njia zenye shinikizo, nyingi zenye gesi hatari au vimiminiko, na vidhibiti vya nyumatiki. Kukatwa kwa ajili ya kudhibiti vyanzo hivi vya nishati kunahitaji kuwa katika eneo linalopatikana kwa urahisi-ndani ya vit (uzushi) au eneo la kufukuza ambapo mfanyakazi atakuwa akifanya kazi, badala ya katika maeneo yasiyofaa kama vile nguo ndogo.

ergonomics

Muunganisho kati ya mfanyakazi na chombo unaendelea kusababisha majeraha. Mkazo wa misuli na mikunjo ni kawaida katika tasnia ya semiconductor, haswa kwa fundi wa matengenezo. Ufikiaji wa pampu, vifuniko vya chumba na kadhalika mara nyingi haujaundwa vizuri wakati wa utengenezaji wa chombo na wakati wa kuwekwa kwa chombo kwenye kitambaa. Pampu zinapaswa kuwa kwenye magurudumu au kuwekwa kwenye droo za kuvuta nje au trei. Vifaa vya kuinua vinahitaji kuingizwa kwa shughuli nyingi.

Ushughulikiaji rahisi wa kaki husababisha hatari za ergonomic, haswa katika vifaa vya zamani. Vifaa vipya kwa kawaida huwa na kaki kubwa zaidi na hivyo kuhitaji mifumo ya kiotomatiki zaidi ya kushughulikia. Mifumo hii mingi ya kushughulikia kaki inachukuliwa kuwa vifaa vya roboti, na maswala ya usalama ya mifumo hii lazima yahesabiwe inapoundwa na kusakinishwa (ANSI 1986).

Usalama wa Moto

Mbali na gesi ya silane, ambayo tayari imeshughulikiwa, gesi ya hidrojeni ina uwezekano wa kuwa hatari kubwa ya moto. Hata hivyo, inaeleweka vyema na sekta hiyo haijaona masuala mengi makubwa yanayohusiana na hidrojeni.

Hatari kubwa zaidi ya moto sasa inahusishwa na staha mvua au bafu za etching. Nyenzo za kawaida za ujenzi wa plastiki (kloridi ya polyvinyl, polypropen na polypropen inayostahimili moto) zote zimehusika katika utengenezaji wa kitambaa. moto. Chanzo cha kuwasha kinaweza kuwa kichefuchefu au hita ya kuoga, vidhibiti vya umeme vilivyowekwa moja kwa moja kwenye plastiki au zana iliyo karibu. Moto ukitokea kwa mojawapo ya zana hizi za plastiki, uchafuzi wa chembe na bidhaa za mwako unaosababisha ulikaji huenea kwenye kitambaa. Hasara ya kiuchumi ni kubwa kwa sababu ya muda wa chini katika kitambaa huku eneo na vifaa vikirudishwa kwa viwango vya usafi. Mara nyingi vifaa vingine vya gharama kubwa haviwezi kuchafuliwa vya kutosha, na vifaa vipya vinapaswa kununuliwa. Kwa hiyo, kuzuia moto wa kutosha na ulinzi wa moto ni muhimu.

Kuzuia moto kunaweza kushughulikiwa na vifaa tofauti vya ujenzi visivyoweza kuwaka. Chuma cha pua ni nyenzo inayopendekezwa ya ujenzi kwa staha hizi za mvua, lakini mara nyingi mchakato "hautakubali" chombo cha chuma. Plastiki zenye uwezo mdogo wa moto/moshi zipo, lakini bado hazijajaribiwa vya kutosha ili kubaini kama zitaendana na michakato ya utengenezaji wa semiconductor.

Kwa ulinzi wa moto, zana hizi lazima zihifadhiwe na ulinzi wa kunyunyizia usio na kizuizi. Uwekaji wa vichungi vya HEPA juu ya madawati ya mvua mara nyingi huzuia vichwa vya kunyunyizia maji. Ikiwa hii itatokea, vichwa vya ziada vya kunyunyizia vimewekwa chini ya vichungi. Makampuni mengi pia yanahitaji kwamba mfumo wa kutambua na kukandamiza moto umewekwa ndani ya mashimo ya plenum kwenye zana hizi, ambapo moto mwingi huanza.

 

Back