సెమీకండక్టర్ తయారీపై ఉష్ణ విస్తరణ గుణకం యొక్క నిర్దిష్ట ప్రభావం.

​
అంతిమ ఖచ్చితత్వాన్ని అనుసరించే సెమీకండక్టర్ తయారీ రంగంలో, ఉష్ణ విస్తరణ గుణకం ఉత్పత్తి నాణ్యత మరియు ఉత్పత్తి స్థిరత్వాన్ని ప్రభావితం చేసే ప్రధాన పారామితులలో ఒకటి. ఫోటోలిథోగ్రఫీ, ఎచింగ్ నుండి ప్యాకేజింగ్ వరకు మొత్తం ప్రక్రియలో, పదార్థాల ఉష్ణ విస్తరణ గుణకాలలోని తేడాలు తయారీ ఖచ్చితత్వాన్ని వివిధ మార్గాల్లో జోక్యం చేసుకోవచ్చు. అయితే, గ్రానైట్ బేస్, దాని అతి తక్కువ ఉష్ణ విస్తరణ గుణకంతో, ఈ సమస్యను పరిష్కరించడానికి కీలకంగా మారింది.
లితోగ్రఫీ ప్రక్రియ: ఉష్ణ వైకల్యం నమూనా విచలనానికి కారణమవుతుంది.
సెమీకండక్టర్ తయారీలో ఫోటోలిథోగ్రఫీ ఒక ప్రధాన దశ. ఫోటోలిథోగ్రఫీ యంత్రం ద్వారా, మాస్క్‌పై ఉన్న సర్క్యూట్ నమూనాలు ఫోటోరెసిస్ట్‌తో పూత పూసిన వేఫర్ యొక్క ఉపరితలానికి బదిలీ చేయబడతాయి. ఈ ప్రక్రియలో, ఫోటోలిథోగ్రఫీ యంత్రం లోపల ఉష్ణ నిర్వహణ మరియు వర్క్‌టేబుల్ యొక్క స్థిరత్వం చాలా ముఖ్యమైనవి. సాంప్రదాయ లోహ పదార్థాలను ఉదాహరణగా తీసుకోండి. వాటి ఉష్ణ విస్తరణ గుణకం సుమారుగా 12×10⁻⁶/℃. ఫోటోలిథోగ్రఫీ యంత్రం యొక్క ఆపరేషన్ సమయంలో, లేజర్ కాంతి మూలం, ఆప్టికల్ లెన్స్‌లు మరియు యాంత్రిక భాగాల ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన వేడి పరికరాల ఉష్ణోగ్రత 5-10 ℃ పెరగడానికి కారణమవుతుంది. లితోగ్రఫీ యంత్రం యొక్క వర్క్‌టేబుల్ మెటల్ బేస్‌ను ఉపయోగిస్తే, 1-మీటర్ పొడవు గల బేస్ 60-120 μm విస్తరణ వైకల్యానికి కారణం కావచ్చు, ఇది మాస్క్ మరియు వేఫర్ మధ్య సాపేక్ష స్థితిలో మార్పుకు దారితీస్తుంది. ​
అధునాతన తయారీ ప్రక్రియలలో (3nm మరియు 2nm వంటివి), ట్రాన్సిస్టర్ అంతరం కొన్ని నానోమీటర్లు మాత్రమే. ఇంత చిన్న ఉష్ణ వైకల్యం ఫోటోలిథోగ్రఫీ నమూనాను తప్పుగా అమర్చడానికి సరిపోతుంది, ఇది అసాధారణ ట్రాన్సిస్టర్ కనెక్షన్లు, షార్ట్ సర్క్యూట్లు లేదా ఓపెన్ సర్క్యూట్లు మరియు ఇతర సమస్యలకు దారితీస్తుంది, ఇది నేరుగా చిప్ ఫంక్షన్ల వైఫల్యానికి దారితీస్తుంది. గ్రానైట్ బేస్ యొక్క ఉష్ణ విస్తరణ గుణకం 0.01μm/°C (అంటే, (1-2) ×10⁻⁶/℃) వరకు తక్కువగా ఉంటుంది మరియు అదే ఉష్ణోగ్రత మార్పు కింద వైకల్యం లోహం యొక్క 1/10-1/5 మాత్రమే. ఇది ఫోటోలిథోగ్రఫీ యంత్రానికి స్థిరమైన లోడ్-బేరింగ్ ప్లాట్‌ఫామ్‌ను అందించగలదు, ఫోటోలిథోగ్రఫీ నమూనా యొక్క ఖచ్చితమైన బదిలీని నిర్ధారిస్తుంది మరియు చిప్ తయారీ దిగుబడిని గణనీయంగా మెరుగుపరుస్తుంది. ​

చెక్కడం మరియు నిక్షేపణ: నిర్మాణం యొక్క డైమెన్షనల్ ఖచ్చితత్వాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది
వేఫర్ ఉపరితలంపై త్రిమితీయ సర్క్యూట్ నిర్మాణాలను నిర్మించడానికి ఎచింగ్ మరియు డిపాజిషన్ కీలకమైన ప్రక్రియలు. ఎచింగ్ ప్రక్రియలో, రియాక్టివ్ వాయువు వేఫర్ యొక్క ఉపరితల పదార్థంతో రసాయన ప్రతిచర్యకు లోనవుతుంది. అదే సమయంలో, పరికరాల లోపల RF విద్యుత్ సరఫరా మరియు గ్యాస్ ప్రవాహ నియంత్రణ వంటి భాగాలు వేడిని ఉత్పత్తి చేస్తాయి, దీనివల్ల వేఫర్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత మరియు పరికరాల భాగాలు పెరుగుతాయి. వేఫర్ క్యారియర్ లేదా పరికరాల బేస్ యొక్క ఉష్ణ విస్తరణ గుణకం వేఫర్‌తో సరిపోలకపోతే (సిలికాన్ పదార్థం యొక్క ఉష్ణ విస్తరణ గుణకం సుమారు 2.6×10⁻⁶/℃), ఉష్ణోగ్రత మారినప్పుడు ఉష్ణ ఒత్తిడి ఏర్పడుతుంది, ఇది వేఫర్ ఉపరితలంపై చిన్న పగుళ్లు లేదా వార్పింగ్‌కు కారణమవుతుంది.
ఈ రకమైన వైకల్యం ఎచింగ్ లోతు మరియు సైడ్ వాల్ యొక్క నిలువుత్వాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది, దీనివల్ల రంధ్రాలు మరియు ఇతర నిర్మాణాల ద్వారా ఎచింగ్ చేయబడిన పొడవైన కమ్మీల కొలతలు డిజైన్ అవసరాల నుండి వైదొలగుతాయి. అదేవిధంగా, సన్నని పొర నిక్షేపణ ప్రక్రియలో, ఉష్ణ విస్తరణలో వ్యత్యాసం డిపాజిట్ చేయబడిన సన్నని పొరలో అంతర్గత ఒత్తిడిని కలిగిస్తుంది, ఇది ఫిల్మ్ పగుళ్లు మరియు పొరలు ఊడిపోవడం వంటి సమస్యలకు దారితీస్తుంది, ఇది చిప్ యొక్క విద్యుత్ పనితీరు మరియు దీర్ఘకాలిక విశ్వసనీయతను ప్రభావితం చేస్తుంది. సిలికాన్ పదార్థాల మాదిరిగానే ఉష్ణ విస్తరణ గుణకం కలిగిన గ్రానైట్ స్థావరాలను ఉపయోగించడం వలన ఉష్ణ ఒత్తిడిని సమర్థవంతంగా తగ్గించవచ్చు మరియు ఎచింగ్ మరియు నిక్షేపణ ప్రక్రియల స్థిరత్వం మరియు ఖచ్చితత్వాన్ని నిర్ధారించవచ్చు. ​
ప్యాకేజింగ్ దశ: ఉష్ణ అసమతుల్యత విశ్వసనీయత సమస్యలను కలిగిస్తుంది.
సెమీకండక్టర్ ప్యాకేజింగ్ దశలో, చిప్ మరియు ప్యాకేజింగ్ మెటీరియల్ (ఎపాక్సీ రెసిన్, సిరామిక్స్ మొదలైనవి) మధ్య ఉష్ణ విస్తరణ గుణకాల అనుకూలత చాలా ముఖ్యమైనది. చిప్స్ యొక్క ప్రధాన పదార్థమైన సిలికాన్ యొక్క ఉష్ణ విస్తరణ గుణకం సాపేక్షంగా తక్కువగా ఉంటుంది, అయితే చాలా ప్యాకేజింగ్ పదార్థాలలో ఇది సాపేక్షంగా ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఉపయోగం సమయంలో చిప్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత మారినప్పుడు, ఉష్ణ విస్తరణ గుణకాల అసమతుల్యత కారణంగా చిప్ మరియు ప్యాకేజింగ్ మెటీరియల్ మధ్య ఉష్ణ ఒత్తిడి ఏర్పడుతుంది.
ఈ ఉష్ణ ఒత్తిడి, పునరావృత ఉష్ణోగ్రత చక్రాల ప్రభావంతో (చిప్ ఆపరేషన్ సమయంలో వేడి చేయడం మరియు చల్లబరచడం వంటివి), చిప్ మరియు ప్యాకేజింగ్ సబ్‌స్ట్రేట్ మధ్య టంకము కీళ్ల అలసట పగుళ్లకు దారితీస్తుంది లేదా చిప్ ఉపరితలంపై ఉన్న బంధన వైర్లు పడిపోవడానికి కారణమవుతుంది, చివరికి చిప్ యొక్క విద్యుత్ కనెక్షన్ వైఫల్యానికి దారితీస్తుంది. సిలికాన్ పదార్థాలకు దగ్గరగా ఉన్న థర్మల్ విస్తరణ గుణకంతో ప్యాకేజింగ్ సబ్‌స్ట్రేట్ పదార్థాలను ఎంచుకోవడం ద్వారా మరియు ప్యాకేజింగ్ ప్రక్రియలో ఖచ్చితత్వాన్ని గుర్తించడానికి అద్భుతమైన థర్మల్ స్థిరత్వంతో గ్రానైట్ పరీక్ష ప్లాట్‌ఫారమ్‌లను ఉపయోగించడం ద్వారా, థర్మల్ అసమతుల్యత సమస్యను సమర్థవంతంగా తగ్గించవచ్చు, ప్యాకేజింగ్ యొక్క విశ్వసనీయతను మెరుగుపరచవచ్చు మరియు చిప్ యొక్క సేవా జీవితాన్ని పొడిగించవచ్చు. ​
ఉత్పత్తి పర్యావరణ నియంత్రణ: పరికరాలు మరియు ఫ్యాక్టరీ భవనాల సమన్వయ స్థిరత్వం
తయారీ ప్రక్రియను నేరుగా ప్రభావితం చేయడంతో పాటు, ఉష్ణ విస్తరణ గుణకం సెమీకండక్టర్ కర్మాగారాల మొత్తం పర్యావరణ నియంత్రణకు కూడా సంబంధించినది. పెద్ద సెమీకండక్టర్ ఉత్పత్తి వర్క్‌షాప్‌లలో, ఎయిర్ కండిషనింగ్ వ్యవస్థల ప్రారంభం మరియు ఆపు మరియు పరికరాల సమూహాల వేడి వెదజల్లడం వంటి అంశాలు పర్యావరణ ఉష్ణోగ్రతలో హెచ్చుతగ్గులకు కారణమవుతాయి. ఫ్యాక్టరీ అంతస్తు, పరికరాల స్థావరాలు మరియు ఇతర మౌలిక సదుపాయాల యొక్క ఉష్ణ విస్తరణ గుణకం చాలా ఎక్కువగా ఉంటే, దీర్ఘకాలిక ఉష్ణోగ్రత మార్పులు నేల పగుళ్లకు కారణమవుతాయి మరియు పరికరాల పునాది మారడానికి కారణమవుతాయి, తద్వారా ఫోటోలిథోగ్రఫీ యంత్రాలు మరియు ఎచింగ్ యంత్రాలు వంటి ఖచ్చితత్వ పరికరాల ఖచ్చితత్వాన్ని ప్రభావితం చేస్తాయి.
గ్రానైట్ స్థావరాలను పరికరాల మద్దతుగా ఉపయోగించడం ద్వారా మరియు తక్కువ ఉష్ణ విస్తరణ గుణకాలు కలిగిన ఫ్యాక్టరీ నిర్మాణ సామగ్రితో వాటిని కలపడం ద్వారా, స్థిరమైన ఉత్పత్తి వాతావరణాన్ని సృష్టించవచ్చు, పర్యావరణ ఉష్ణ వైకల్యం వల్ల కలిగే పరికరాల క్రమాంకనం మరియు నిర్వహణ ఖర్చుల ఫ్రీక్వెన్సీని తగ్గిస్తుంది మరియు సెమీకండక్టర్ ఉత్పత్తి శ్రేణి యొక్క దీర్ఘకాలిక స్థిరమైన ఆపరేషన్‌ను నిర్ధారిస్తుంది.
ఉష్ణ విస్తరణ గుణకం సెమీకండక్టర్ తయారీ యొక్క మొత్తం జీవిత చక్రంలో, పదార్థ ఎంపిక, ప్రక్రియ నియంత్రణ నుండి ప్యాకేజింగ్ మరియు పరీక్ష వరకు నడుస్తుంది. ప్రతి లింక్‌లో ఉష్ణ విస్తరణ ప్రభావాన్ని ఖచ్చితంగా పరిగణించాలి. గ్రానైట్ స్థావరాలు, వాటి అతి తక్కువ ఉష్ణ విస్తరణ గుణకం మరియు ఇతర అద్భుతమైన లక్షణాలతో, సెమీకండక్టర్ తయారీకి స్థిరమైన భౌతిక పునాదిని అందిస్తాయి మరియు అధిక ఖచ్చితత్వం వైపు చిప్ తయారీ ప్రక్రియల అభివృద్ధిని ప్రోత్సహించడానికి ఒక ముఖ్యమైన హామీగా మారతాయి.