لماذا تصنيع أشباه الموصلات لديه أشد المتطلبات على مستشعرات درجة الحرارة

السبب الأساسي لتصنيع أشباه الموصلات يتطلب أجهزة استشعار درجة الحرارة الأكثر صرامة هو أن الفيزياء ليست لها هامش.
في عقد العملية دون 5 نانومتر ، سيكون من الممكن أن يتسبب انحراف درجة حرارة صغير 2 درجة مئوية على سطح الصفيحة في انهيار ملايين الترانزستورات. أي صناعة أخرى لا تملك أي شيء على التشغيل في هذا النوع من مستوى الحساسية الحرارية. قوانين الفيزياء على نطاق النانو لا تترك تقريبا أي تسامح للخطأ. يتطلب أشباه الموصلات أجهزة استشعار درجة الحرارة للقياس.
عقدة العملية تحافظ على التقلص ، والتسامح يحافظ على التشديد
الشرائح أصبحت أصغر، وسيتم تشديد كل معيار، لذلك أجهزة استشعار درجة الحرارة مهمة جدا لقياسها.
عقدة 28nm - تسامح درجة الحرارة ± 5 درجة مئوية ، مرنة نسبيا
عقدة 7nm - تتقلص تسامح درجة الحرارة إلى ± 2 درجة مئوية ، وسيؤثر أي تقلب على معايير الجهاز
عقدة 3nm - تسامح درجة الحرارة تحت ± 1 درجة مئوية ، ستصبح دقة أجهزة استشعار درجة الحرارة معدل المرور وسقف العائد
المنطق الفيزيائي وراءه بسيط جدا، وتقيس المناطق النشطة (مثل بوابات الترانزستور، ومناطق الدوبانت، والطبقات العازلة) في الطبقات الذرية في العقد الأصغر. سيغير التحول الصغير في درجة الحرارة معدلات التفاعل على المستوى الذري وسمك الطبقة وتوزيعات المواد المضادة بطرق لا يمكن تصحيحها في العملية اللاحقة.
متطلبات العمليات الحرجة الستة مستحيلة تقريباً
المعالجة الحرارية السريعة (RTP / RTA)
تصل معدلات التدفئة إلى 100-300 درجة مئوية في الثانية. يجب أن تستجيب أجهزة استشعار درجة الحرارة في ميكروثاني. أجهزة استشعار درجة الحرارة الصناعية التقليدية مع استجابة مللي ثانية عديمة الفائدة - يتم بالفعل تنفيذ العملية بحلول الوقت الذي تتفاعل فيه.
تراسب الطبقة الذرية (ALD)
يجب التحكم في درجة الحرارة إلى ± 0.3 درجة مئوية. سيسبب تقلب ± 1 درجة مئوية اختلافًا في سمك الفيلم بأكثر من 1٪. بالنسبة لطبقة أكسيد بوابة 3 نانومتر (حوالي 5 طبقات ذرية) ، يعني سمك 1٪ تقريبا 0.05 طبقات ذرية خارجة عن السيطرة. تصبح دقة أجهزة استشعار درجة الحرارة أكثر أهمية.
الخبز بعد التعرض (PEB) في الليثوغرافيا
الكيمياء المقاومة للضوء حساسة للغاية لدرجة حرارة الخبز. سوف يسبب الانحراف ± 1 درجة مئوية تغيير أكثر من 2٪ في الأبعاد الحرجة (CD). في العقد المتقدمة ، فإن تسامحات القرص المضغوط بالفعل في حدودها المادية - يعني تحول بنسبة 2٪ أن الدفعة ستتم إزالتها كلها. قد تقيس أجهزة استشعار درجة الحرارة بدقة لتجنبها.
CVD / PVD تراسب فيلم رقيق
يمتد درجات الحرارة من أقل من 100 درجة مئوية إلى أكثر من 1000 درجة مئوية اعتمادا على مواد الفيلم المختلفة. البوابة المعدنية والتراسب العازل عالية-ك تتطلب التوحيد في حدود ± 0.5 درجة مئوية عبر سطح الصفيحة بأكملها.
حفر البلازما
وستجمع بين الفراغ العالي جدا وقصف البلازما والمجالات الكهرومغناطيسية الراديوية الراديوية المكثفة 13.56 ميغاهرتز في وقت واحد. معظم أجهزة استشعار درجة الحرارة سوف تفشل من ضوضاء RF وحدها قبل حتى عدم قياس درجة الحرارة.
ما بعد الزرع التخمير والارتباط الوافير
تتطلب عمليات التذوب في مللي ثانية (التذوب في الذوبان) التقاط حراري في مللي ثانية. وحدة درجة الحرارة عبر واجهة الارتباط تحدد موثوقية الجهاز للسنوات القادمة.
سيتم اقتراح الحل الفعال على التحديات المذكورة أعلاه لاعتماد TC Wafer و RTD Wafer. تضمين أجهزة استشعار درجة الحرارة مباشرة في الشريحة نفسها سوف يزيل الحرارة بالكامل.
TC Wafer  يضم مصفوفات Thermocouple (تصل إلى 68 نقطة) مباشرة على سطح Wafer
نطاق درجة الحرارة: -200 درجة مئوية إلى 1200 درجة مئوية
الدقة: ± 0.1 درجة مئوية بعد المعايرة
الاستجابة: مستوى الميكروثانية
فراغ: متوافق مع 10 ⁻⁷ Torr
RTD Wafer  أجهزة استشعار مقاومة البلاتين لدرجات الحرارة المتوسطة إلى المنخفضة ودقة عالية جداً
نطاق درجة الحرارة: -80 درجة مئوية إلى 250 درجة مئوية
الدقة: ± 0.05 درجة مئوية (درجة الدقة)
حالة الاستخدام: معطف / تطوير لوحات ساخنة ، حفر الكهربائية
وستدفع الحلول المميزة إلى الأمام تصنيع أشباه الموصلات على الحدود المطلقة لتكنولوجيا أجهزة استشعار درجة الحرارة.