في عالم التكنولوجيا الحديثة، أشباه الموصلات هو الملك. تعمل هذه الرقائق الصغيرة والمعقدة على تشغيل كل شيء بدءًا من هواتفنا الذكية وحتى سياراتنا ومراكز البيانات التي تدير الإنترنت. ولكن ما هي القوى التي تساعد في إنشاء هذه الرقائق؟ الجواب هو المدهش غاز. ليس فقط أي غازولكن غازات عالية النقاء من النظافة التي لا يمكن تصورها. باعتباري ألين، صاحب مصنع يضم سبعة خطوط إنتاج متخصصة في الغازات الصناعية، فقد رأيت بنفسي كيف ارتفع الطلب على النقاء بشكل كبير. هذه المقالة مخصصة لقادة الأعمال مثل مارك شين، الذين هم في طليعة الشركات غاز الموردين. أنت تفهم الجودة والسعر، ولكن لكي تكون رائدًا حقًا في هذا السوق، عليك أن تفهم لماذا. سوف نقوم بإزالة الغموض عن العالم المعقد تصنيع أشباه الموصلات، موضحًا بعبارات بسيطة سبب ضالة واحدة جسيم في أ غاز يمكن أن يكلف الدفق مصنعًا بالملايين. هذا هو دليلك للتحدث بلغة صناعة أشباه الموصلات وتصبح شريكا لا غنى عنه.

ما هو الدور الذي يلعبه الغاز في صنع شريحة أشباه الموصلات؟

في جوهرها، تصنيع أشباه الموصلات هي عملية بناء دوائر كهربائية مجهرية ومتعددة الطبقات على قرص رفيع من السيليكون، المعروف باسم أ رقاقة. تخيل أنك تحاول بناء ناطحة سحاب بحجم طابع بريدي، بها مليارات الغرف والممرات. هذا هو المقياس الذي نتحدث عنه. لتحقيق ذلك، لا يمكنك استخدام الأدوات المادية. بدلا من ذلك، برمته عملية التصنيع تعتمد على سلسلة من التفاعلات الكيميائية الدقيقة، والأداة الأساسية لهذه التفاعلات هي غاز.

تعمل الغازات بمثابة الأيدي الخفية التي تبني هذه الدوائر. يقومون بالعديد من الوظائف الحاسمة. بعض، مثل نتروجين، خلق بيئة نظيفة ومستقرة تماما، ومنع ردود الفعل غير المرغوب فيها. البعض الآخر، المعروف باسم غازات المعالجة، هو لبنات البناء الفعلية أو أدوات النحت. على سبيل المثال، محددة نوع الغاز يمكن استخدامها لترسيب طبقة مجهرية من المواد الموصلة، في حين أن طبقة أخرى غاز يستخدم بدقة حفر بعيدا المواد لتشكيل مسار الدائرة. في كل خطوة، من تنظيف رقاقة لبناء الترانزستورات النهائية، ينطوي على محددة غاز أو خليط من الغازات. دقة ال تدفق الغاز وتركيبه الكيميائي يملي بشكل مباشر نجاح تصنيع الرقائق عملية.

لماذا تعتبر النقاء أمرًا حيويًا جدًا في تصنيع أشباه الموصلات؟

في حياتنا اليومية، القليل من الغبار أو تلوث الهواء ليست مشكلة كبيرة. ولكن داخل أ أشباه الموصلات مصنع التصنيع، أو "فاب"، إنها كارثة. المكونات التي يتم بناؤها على السيليكون رقاقة غالبًا ما يتم قياسها بالنانومتر، أي جزء من مليار من المتر. ولوضع ذلك في الاعتبار، يبلغ عرض شعرة الإنسان الواحدة حوالي 75000 نانومتر. غبار صغير جسيم لا يمكنك حتى رؤية صخرة عملاقة في عالم أشباه الموصلات تلفيق.

هذا هو السبب نقاء هي الخاصية الأكثر أهمية للغازات المستخدمة في أشباه الموصلات الإنتاج. أي جزيء غير مرغوب فيه، سواء كان جزيء ماء شاردًا، أو معدنًا صغيرًا جسيم، أو مختلف غاز الجزيء - يعتبر النجاسة. هذا تلوث يمكن أن تعطل تماما الحساسة تفاعل كيميائي تجري على رقاقةسطح. واحد النجاسة يمكن أن يمنع تكوين الدائرة، أو يسبب ماس كهربائي، أو يغير الخصائص الكهربائية لأشباه الموصلات مادة. لأن واحد رقاقة يمكن أن تحتوي على مئات أو آلاف الرقائق الفردية، فخطأ واحد صغير يمكن أن يؤدي إلى خسارة مالية فادحة. العملية برمتها تتطلب أعلى مستويات النقاء للعمل على الإطلاق.

كيف تعمل الشوائب الموجودة في الغازات على تدمير إنتاج أشباه الموصلات؟

عندما النجاسة موجود في العملية غازيمكن أن يسبب "القاتل". عيب". هذا ليس مجرد عيب صغير. انها أ عيب الذي يعرض الشريحة الدقيقة بأكملها في هذا القسم من رقاقة عديمة الفائدة. دعونا ننظر في كيف يحدث هذا. خلال ترسيب المرحلة، حيث يتم بناء الأغشية الرقيقة طبقة بعد طبقة، وهو أمر غير مرغوب فيه جسيم يمكن أن تهبط على السطح. عندما يتم ترسيب الطبقة التالية في الأعلى، فإنها تخلق نتوءًا أو فراغًا مجهريًا. يمكن أن يؤدي هذا الخلل إلى قطع التوصيل الكهربائي أو إنشاء اتصال غير مقصود، مما يؤدي إلى تدمير الترانزستور الذي يتم بناؤه بشكل فعال.

عواقب هذا مدمرة على النتيجة النهائية للقوات المسلحة البوروندية. المقياس الأساسي للنجاح في أشباه الموصلات fab هو "العائد" - النسبة المئوية لرقائق العمل المنتجة من شريحة واحدة رقاقة. حتى قطرة صغيرة في العائد، من 95% إلى 90%، يمكن أن يمثل ملايين الدولارات من الإيرادات المفقودة. الشوائب الغازية هي سبب مباشر للانخفاض العائد. هذا هو السبب الشركات المصنعة لأشباه الموصلات مهووسون نقاء الغاز. يجب أن يكونوا متأكدين من أن غاز إن إدخال أدواتهم التي تبلغ قيمتها مليارات الدولارات أمر مجاني تمامًا ملوث التي يمكن أن تخرج عن مسارها عملية تصنيع أشباه الموصلات. إنها لعبة ذات دقة مجهرية حيث لا يوجد مجال للخطأ.

ما هي الغازات الرئيسية المستخدمة في تصنيع أشباه الموصلات؟

نطاق الغازات المستخدمة في صناعة أشباه الموصلات واسعة النطاق، ولكنها تنقسم عمومًا إلى فئتين: الغازات السائبة والغازات المتخصصة.

• الغازات السائبة: وتستخدم هذه بكميات هائلة وتشكل الأساس لبيئة التصنيع.

  • النيتروجين (N₂): هذا هو العمود الفقري. عالية جدًا نقاء نتروجين يستخدم لخلق "جو" خامل داخل أدوات التصنيع. يؤدي ذلك إلى تطهير الأكسجين والرطوبة والجسيمات الأخرى، مما يمنع الأكسدة أو الملوثات غير المرغوب فيها تلوث التابع رقاقة.
  • الهيدروجين (H₂): غالبا ما تستخدم في تركيبة مع الغازات الأخرى، هيدروجين أمر بالغ الأهمية على وجه اليقين ترسيب العمليات ولإنشاء بيئات كيميائية محددة للغاية مطلوبة لبناء هياكل الترانزستور.
  • الأرجون (آر): باعتبارها خاملة غاز، يتم استخدام الأرجون في عملية تسمى الاخرق، حيث يتم استخدامه لقصف مادة مستهدفة، مما يؤدي إلى تحرر الذرات ثم تترسب على رقاقة. كما أنها تستخدم لإنشاء البلازما في كثير حفر العمليات.

• الغازات المتخصصة: وهي غازات معقدة، وخطرة في كثير من الأحيان، ومصممة هندسيًا بدرجة عالية وتستخدم في خطوات عملية محددة. هم المكونات "النشطة".

  • المنمشون: تُستخدم غازات مثل الكلور (Cl₂) وبروميد الهيدروجين (HBr) لنحت أو حفر الأنماط في طبقات رقاقة.
  • المنشطات: يتم استخدام الغازات مثل الزرنيخ (AsH₃) والفوسفين (PH₃) لإدخال مادة محددة عن قصد. النجاسة في السيليكون لتغيير خصائصه الكهربائية، وهي طريقة التحكم في الترانزستورات.
  • غازات الترسيب: يعتبر Silane (SiH₄) مثالًا كلاسيكيًا يستخدم كمصدر لـ السيليكون لإيداع الأغشية الرقيقة.

بالنسبة لموظف مشتريات مثل مارك، من المهم معرفة أنه على الرغم من اختلاف جميع هذه الغازات، إلا أنها تشترك في متطلب مشترك واحد: الحد الأقصى نقاء.

هل يمكنك شرح الترسيب والنقش بعبارات بسيطة؟

إنتاج أشباه الموصلات تتضمن مئات الخطوات، لكن معظمها عبارة عن اختلافات في عمليتين أساسيتين: ترسيب و حفر. إن فهم هذه الأمور بعبارات بسيطة هو المفتاح لفهم دور غاز.

1. الترسيب: بناء الطبقات
فكر في ترسيب مثل الطلاء بالرش بالجزيئات. الهدف هو إضافة طبقة رقيقة جدًا وموحدة تمامًا من المادة إلى الطبقة رقاقة السيليكون.

• العملية: عملية غاز (مثل السيلان) ممزوجًا بـ الغاز الناقل (يحب نتروجين أو هيدروجين). هذا غاز ثم يتم إدخال الخليط إلى غرفة تحتوي على رقاقة. أ تفاعل كيميائي يتم تشغيله، غالبًا عن طريق الحرارة أو البلازما، مما يتسبب في "ترسيب" الجزيئات خارجًا غاز وتشكل مادة صلبة فيلم رقيق على رقاقةسطح.
• لماذا يهم الطهارة: إذا كان هناك ملوث جسيم في غاز تيار، إنه مثل ذرة من الغبار تدخل في طلاء الرش الخاص بك. سيتم دمجها في الطبقة الجديدة، مما يؤدي إلى إنشاء هيكل هيكلي عيب. إذا كان هناك غير مرغوب فيه غاز الجزيء، يمكن أن يتفاعل بشكل غير صحيح، مما يؤدي إلى تغيير التركيب الكيميائي والخواص الكهربائية للطبقة.

2. النقش: نحت الدوائر
بعد بناء طبقة، تحتاج إلى نحت نمط الدائرة فيها. حفر هي عملية إزالة المواد بشكل انتقائي.

• العملية: ال رقاقة وهي مغلفة بمادة حساسة للضوء تسمى مقاومة الضوء. يتم عرض نمط عليه (مثل الاستنسل). ثم يتم تقوية المناطق المكشوفة. ال رقاقة ثم يتم وضعها في غرفة مليئة بالمنمش غاز (مثل مركب أساسه الفلور). هذا غاز يتم تنشيطه في البلازما الدولة، مما يجعلها شديدة التفاعل. ال البلازما يقصف رقاقة، أكل المواد كيميائيا فقط في المناطق غير المحمية بالاستنسل.
• لماذا يهم الطهارة: الشوائب في الغازات المستخدمة في النقش يمكن أن تغير معدل التفاعل. قد يؤدي ذلك إلى نحت الدوائر على نطاق واسع جدًا أو ضيق جدًا أو عدم نحتها على الإطلاق. معدن جسيم النجاسة يمكن أن يمنع حتى حفر تتم العملية في نقطة واحدة صغيرة، تاركة وراءها "عمودًا" من المواد غير المرغوب فيها التي تؤدي إلى قصر الدائرة.

كيف يتم قياس درجة نقاء الغاز العالية جدًا والمحافظة عليها؟

في صناعة أشباه الموصلات العالمية، قياسات النقاء القياسية مثل "النسبة المئوية" غير مجدية. نحن نتعامل مع تلوث على نطاق يصعب فهمه. يتم قياس الطهارة في أجزاء لكل تريليون (جزء لكل تريليون). وهذا يعني لكل تريليون غاز في الجزيئات، يمكن أن يكون هناك جزيء واحد فقط أو جزيئان من الشوائب.

لتحقيق هذا المستوى والتحقق منه نقاء الغاز، نظام متطور من تنقية الغاز والتحليل مطلوب.

في مصنعنا، نحن لا ننتج فقط غاز; نحن نعيش ونتنفس ضبط الجودة. ال إمدادات الغاز سلسلة ل أشباه الموصلات تتضمن القوات المسلحة البوروندية أجهزة تنقية متخصصة يتم تركيبها مباشرة في مكان الاستخدام. علاوة على ذلك، متقدمة تحليل الغاز تستخدم الأدوات ل مراقبة في الوقت الحقيقي. تقنيات مثل كتلة التأين الضغط الجوي يمكن إجراء القياس الطيفي (APIMS). كشف الشوائب وصولاً إلى مستوى أجزاء لكل تريليون، مما يضمن uhp الغاز (عالي النقاء) الدخول إلى أداة العملية مثالي.

ما الذي يجعل مورد الغاز عالي النقاء موثوقًا به؟

بالنسبة لرئيس المشتريات مثل مارك، الذي عانى من آلام تأخير الشحن والشهادات المزورة، فإن الموثوقية هي كل شيء. في عالم أشباه الموصلات عالية النقاء تعتمد الموثوقية على ثلاث ركائز: اتساق الإنتاج، وضمان الجودة، والخبرة اللوجستية.

1. اتساق الإنتاج: يجب أن يتمتع المورد الموثوق بقدرات إنتاجية قوية وزائدة عن الحاجة. على سبيل المثال، تضمن خطوط الإنتاج السبعة في مصنعنا قدرتنا على ذلك تلبية الطلب المرتفع وأن وجود مشكلة في سطر واحد لا يوقف إنتاجنا بالكامل. وهذا يقلل من مخاطر انقطاع الإمدادات التي قد تؤدي إلى إغلاق مليارات الدولارات أشباه الموصلات رائع.
2. ضمان الجودة الذي يمكن التحقق منه: لا يكفي أن تدعي أن لديك غاز عالي النقاء. يجب أن تكون قادرًا على إثبات ذلك. وهذا يعني الاستثمار في أحدث المعدات التحليلية كشف الشوائب. ويعني ذلك أيضًا تقديم شهادات تحليل شفافة ويمكن تتبعها (CoA) مع كل شحنة. تتعلق مكافحة الاحتيال في الشهادات ببناء علاقة طويلة الأمد مبنية على الثقة والبيانات التي يمكن التحقق منها.
3. الخبرة اللوجستية: الحصول على الغاز المسببة للتآكل أو نقل السائل المبرد من الصين إلى الولايات المتحدة الأمريكية ليس بالأمر السهل. ويتطلب الأمر حاويات متخصصة ومعرفة بأنظمة الشحن الدولية وتخطيطًا دقيقًا لتجنب التأخير. يدرك المورد الموثوق أن هذا لا يقتصر على شحن صندوق فحسب؛ إنها تدير جزءًا مهمًا من العالم أشباه الموصلات الموردين.

ما هو الفرق بين الغاز السائب والغاز المتخصص؟

فهم الفرق بين الغاز السائبة و الغاز التخصصي هو المفتاح لأي شخص يشارك في تحديد مصادر صناعة أشباه الموصلات. في حين أن كلاهما يتطلب أقصى نقاء، يختلف حجمها ومعالجتها وتطبيقها اختلافًا كبيرًا.

الغازات السائبة، يحب الغازات المتخصصة عالية النقاء السائبة، راجع الغازات مثل النيتروجينوالأكسجين والأرجون و هيدروجين. إنهم أساس بيئة القوات المسلحة البوروندية. يشير مصطلح "السائبة" إلى الكميات الهائلة المستخدمة. غالبًا ما يتم إنتاج هذه الغازات في الموقع أو في مكان قريب ويتم توصيلها عبر خطوط أنابيب مخصصة مباشرة إلى نظام التوزيع الداخلي للشركة المصنعة. التحديات الرئيسية هنا هي الحفاظ على نقاء عبر شبكات التوزيع الواسعة وضمان إمدادات كبيرة الحجم دون انقطاع.

الغاز التخصصي (أو الغاز الالكتروني) يشير إلى فئة واسعة من الغازات الغريبة أو المتفاعلة أو الخطرة المستخدمة بكميات أقل في خطوات عملية محددة مثل النقش والحفر ترسيب. ومن الأمثلة على ذلك السيلان والأمونيا وثلاثي كلوريد البورون وثلاثي فلوريد النيتروجين. يتم تسليمها في أسطوانات فردية ذات ضغط عالي. التحديات مع الغاز التخصصي تتميز بالأمان الشديد في التعامل، وتضمن تناسقًا مثاليًا للمزج بين مخاليط الغاز، وتمنع أي تفاعلات كيميائية قد تؤدي إلى حدوث خلل داخل الأسطوانة جودة الغاز.

كيف يتطور الطلب على غاز أشباه الموصلات عالي النقاء؟

ال صناعة أشباه الموصلات لا يقف ساكنا أبدا. قانون مور، الذي يشير إلى أن عدد الترانزستورات الموجودة على الشريحة يتضاعف كل عامين تقريبًا، يواصل توسيع حدود الفيزياء. عندما تتقلص الترانزستورات، فإنها تصبح أكثر حساسية بشكل كبير تلوث. أ حجم الجسيمات الذي كان مقبولاً قبل خمس سنوات هو "القاتل". عيب"اليوم.

إن هذا التوجه المستمر نحو الرقائق الأصغر والأقوى يعني الطلب على مستويات أعلى من ذلك نقاء الغاز ينمو. إننا ننتقل من عالم حيث كان جزء من المليار هو المعيار الذهبي إلى عالم حيث جزء من تريليون هو الحد الأدنى لمتطلبات الدخول أشباه الموصلات المتقدمة العقد. علاوة على ذلك، تتطلب المواد الجديدة وبنيات الرقائق، مثل ترانزستورات NAND ثلاثية الأبعاد وترانزستورات البوابة الشاملة (GAA)، مجموعة جديدة تمامًا من غاز الجيل القادم المخاليط والسلائف. كما مصنعي الغاز، نحن في سباق مستمر من الابتكار، وتطوير تقنيات تنقية جديدة وأساليب تحليلية لمواكبة صناعة أشباه الموصلات العالمية.

كمشتري، ما هي شهادات الجودة التي يجب أن أبحث عنها؟

قد يكون التنقل في عالم الموردين أمرًا صعبًا، خاصة عند التعامل مع المنتجات التقنية. توفر الشهادات التحقق الحاسم من طرف ثالث لقدرات المورد والتزامه بالجودة. عند المصادر غازات عالية النقاء ل صناعة أشباه الموصلات، إليك بعض الأشياء التي يجب البحث عنها:

• ايزو 9001: هذه شهادة أساسية لأنظمة إدارة الجودة. إنه يوضح أن المورد لديه عمليات محددة جيدًا وقابلة للتكرار للإنتاج والفحص والتسليم.
• آيزو/آي إي سي 17025: هذا أمر بالغ الأهمية. إنه المعيار لكفاءة مختبرات الاختبار والمعايرة. لقد أثبت المورد الحاصل على هذه الشهادة أن مختبره الداخلي - وهو المختبر الذي يصدر شهادة التحليل الخاصة بك - دقيق وموثوق.
• تحليل يمكن تتبعه: اطلب دائمًا شهادة تحليل (CoA) لكل أسطوانة أو دفعة واحدة. يجب أن توضح هذه الشهادة المستوى الدقيق للحرجة الشوائب في الغاز، تقاس بطرق تحليلية محددة مثل كروماتوغرافيا الغاز أو قياس الطيف الكتلي.

باعتبارك قائدًا حاسمًا مثل مارك، فإن أفضل أداة لديك هي طرح أسئلة استقصائية. لا تسأل فقط "هل هذا غاز نقي؟" اسأل "كيف تثبت أنه نقي؟ أرني شهادة مختبرك. اشرح العملية التي تتبعها لضمان الاتساق بين الكثير." سوف يرحب الشريك الخبير والموثوق حقًا بهذه الأسئلة ويحصل على إجابات واثقة وشفافة.

الوجبات السريعة الرئيسية

• الغاز أداة: في تصنيع أشباه الموصلات‎الغازات ليست مجرد مواد؛ إنها أدوات دقيقة تستخدم لبناء ونحت الدوائر المجهرية على أ رقاقة السيليكون.
• الطهارة هي كل شيء: حجم تصنيع الرقائق صغير جدًا بحيث يكون واحدًا غير مرغوب فيه جسيم أو النجاسة يمكن للجزيء أن يدمر الشريحة ويصنعها نقاء فائق مطلب غير قابل للتفاوض.
• العائد هو الهدف: التأثير الأساسي ل تلوث الغاز هو انخفاض في التصنيع العائد، وهو ما يترجم مباشرة إلى ملايين الدولارات من الإيرادات المفقودة لـ مصانع أشباه الموصلات.
• عمليتان رئيسيتان: تتضمن معظم الخطوات في صنع الشريحة أيًا منهما ترسيب (طبقات البناء) أو حفر (أنماط النحت)، وكلاهما يعتمد بشكل كامل على التفاعلات الكيميائية الدقيقة للغازات النقية.
• الموثوقية هي المفتاح: مورد جدير بالثقة في غاز أشباه الموصلات يجب أن يُظهر السوق اتساق الإنتاج وضمان الجودة الذي يمكن التحقق منه من خلال مختبرات معتمدة وإدارة لوجستية متخصصة.
• المستقبل أنقى: ومع تطور أشباه الموصلات، زاد الطلب على مستويات أعلى من نقاء الغاز (وصولاً إلى أجزاء لكل تريليون) سوف يستمر في النمو.