Celibato: A China é o primeiro país do mundo a anunciar que está se aproximando da produção de chips sem defeitos.

Pesquisadores chineses realizaram uma análise inédita das causas de defeitos na produção de chips em wafers de silício de 300 mm. Eles literalmente congelaram uma etapa crucial, o que permitiu otimizar as operações subsequentes e alcançar uma redução de 99% nos defeitos na produção de chips. Isso é sem precedentes na indústria e resulta em economias significativas na produção de semicondutores.

Defeitos em um wafer causados ​​pela deposição de fotorresistente. Fonte da imagem: Universidade de Pequim

Há muito tempo, a taxa de defeitos durante a produção em série de chips não ultrapassava 5%, raramente 8%. No entanto, com a redução da tecnologia de processo e o aumento da área do chip, as taxas de defeitos podem chegar a 50% ou mais. O fotorresistente tornou-se um fator crucial que influencia as taxas de defeitos. A espessura e a nitidez das linhas e componentes no chip dependem das propriedades e características do fotorresistente — um tipo de tinta fotossensível que transfere o padrão do chip para o silício.

Em seu trabalho, uma equipe de cientistas da Universidade de Pequim, em colaboração com pesquisadores da Universidade Tsinghua e da Universidade de Hong Kong, buscou responder à questão de como diferentes abordagens para a remoção do fotorresistente de um wafer exposto afetam as taxas de defeitos durante a produção.

Os fotorresistentes modernos são polímeros. Sob certas condições, as moléculas podem se aglomerar e se depositar aleatoriamente na superfície do wafer, levando a defeitos nessas áreas. Pesquisadores observaram que essa é a causa mais comum de defeitos na fabricação de chips, especialmente nos estágios iniciais, antes que o processo esteja totalmente estabelecido. Para analisar o comportamento das moléculas de fotorresistente e seus resíduos no fluido de enxágue durante a etapa de desenvolvimento do padrão do chip, os cientistas resfriaram rapidamente o líquido a -175 °C. Em seguida, analisaram a impressão usando tomografia por feixe de elétrons.

O congelamento permitiu identificar, com precisão sem precedentes, os locais de defeitos potenciais onde as moléculas de fotorresistente haviam começado a formar estruturas de precipitado.Os resultados mostraram que as partículas de fotorresina não dissolvidas tinham aproximadamente 30 nm de tamanho. Também foi constatado que cerca de 70% da fotorresina não dissolvida estava concentrada na interface líquido-ar. Com base nessas observações, os cientistas propuseram, em primeiro lugar, alterar a temperatura de recozimento para evitar a delaminação do polímero e, em segundo lugar, otimizar a remoção das partículas não dissolvidas durante o desenvolvimento do padrão. A combinação de todas essas medidas resultou em uma redução de 99% na taxa de defeitos no experimento.

Pode-se presumir que os resultados variarão para diferentes fotorresistentes e outras condições de produção e, consequentemente, a taxa de defeitos dependerá desses fatores. Ao mesmo tempo, os cientistas chineses demonstraram uma nova abordagem para reduzir defeitos que os fabricantes de chips podem adotar. Em última análise, isso reduzirá os custos de produção, algo que todos buscam de uma forma ou de outra.