Мы кіруем заводам у Кітаі, які спецыялізуецца на вытворчасці прамысловых газаў. З майго пункту гледжання я быў сведкам неверагоднай эвалюцыі тэхналогій, якія дзейнічаюць на тое, чаго большасць людзей ніколі не бачыць: газы звышвысокай чысціні. Малюсенькія мікрачыпы ў вашым тэлефоне, камп'ютары і аўтамабілі - цуды сучаснай тэхнікі, але іх стварэнне немагчыма без дакладнай і бездакорнай падачы гэтых спецыяльных газаў.

Вы разумееце важнасць якасці і надзейнай ланцужкі паставак, але можаце задацца пытаннем чаму стандарты для паўправадніковых газаў настолькі астранамічна высокія. Чаму партыя аргону павінна мець чысціню 99,9999%? Гэта кіраўніцтва адкрые заслону ў свеце вытворчасці паўправаднікоў. Мы вывучым канкрэтныя газы, якія выкарыстоўваюцца, што яны робяць і чаму іх чысціня з'яўляецца найбольш важным фактарам. У рэшце рэшт, вы будзеце мець значна больш дакладнае разуменне прадуктаў, якія вы закупляеце, і будзеце лепш падрыхтаваны, каб паведаміць аб іх каштоўнасці сваім кліентам.

Чаму спецыяльныя газы так важныя для вытворчасці паўправаднікоў?

Уявіце сабе, што будуеце хмарачос, дзе адна недарэчная пясчынка можа прывесці да таго, што ўся канструкцыя абрынецца. Гэта ўзровень дакладнасці, неабходны ў вытворчасць паўправаднікоў прамысловасць. "Будаўнічымі блокамі" гэтай галіны з'яўляюцца не цэгла і раствор, а атамы, а "інструментамі" часта з'яўляюцца вузкаспецыялізаваныя газы. Увесь фабрыкацыя з ан інтэгральная схема адбываецца ў мікраскапічным маштабе, дзе пласты матэрыялаў, часта таўшчынёй усяго ў некалькі атамаў, наносяцца на або вытраўлены з крамянёвая пласціна.

Гэтыя паўправадніковых працэсаў неверагодна адчувальныя. Любыя непажаданыя часціцы або хімікаты прымешка можа парушыць далікатную архітэктуру мікрачыпа, зрабіўшы яго бескарысным. Вось дзе выкарыстоўваюцца газы. Яны ствараюць звышчыстае асяроддзе, забяспечваюць сыравіну для новых слаёў і дзейнічаюць як хімічныя «скальпелі», якія пракладваюць складаныя шляхі электрычнасці. The працэс вырабу паўправаднікоў складаны танец ст хімічныя рэакцыі, а газы - вядучыя танцоры. Без пастаяннай, надзейнай і выключна чыстай падачы гэтых газаў сучасная электроніка проста не існавала б.

The газы, якія выкарыстоўваюцца ў вытворчасці паўправаднікоў не з'яўляюцца вашымі стандартнымі прамысловымі прадуктамі. Яны спраектаваны з улікам узроўняў чысціні, якія цяжка зразумець, часта вымяраюцца ў долях на мільярд ці нават частках на трыльён. Гэта таму, што прадукцыйнасць паўправадніковыя прыборы непасрэдна звязана з дасканаласцю іх атамнай структуры. Рэактыўная малекула кіслароду або вадзяной пары павінна быць інэртнай газ можа выклікаць акісленне, змяняючы ст электрычныя ўласцівасці ланцуга і прыводзіць да дэфектаў. Вось чаму спецыяльнасць газавай прамысловасці вельмі важны для свету тэхналогій.

Якія асноўныя катэгорыі газаў выкарыстоўваюцца ў вытворчасці паўправаднікоў?

Калі мы гаворым пра газаў у вытворчасці паўправаднікоў, яны звычайна дзеляцца на некалькі ключавых катэгорый у залежнасці ад іх функцыі. Разуменне гэтых груп дапамагае ўдакладніць ролю кожнай з іх газ гуляе ў комплексе вытворчы працэс. Гэта не толькі адзін ці два газы; сучасны паўправадніковых фаб патрабуецца больш за 30 розных газаў і сумесяў функцыян.

Першыя - гэта масавыя газы. Гэта працоўныя конікі, якія выкарыстоўваюцца ў велізарных колькасцях на ўсім прадпрыемстве. Думайце пра іх як пра асноўную атмасферу фабрыкі. Самыя распаўсюджаныя:

• Азот (N₂): Выкарыстоўваецца для ачысткі камер і абсталявання для выдалення забруджванняў і стварэння інэртнага асяроддзя.
• Кісларод (O₂): Выкарыстоўваецца для вырошчвання высакаякасных слаёў дыяксіду крэмнію (SiO₂), якія выконваюць ролю ізалятараў.
• Вадарод (H₂): Выкарыстоўваецца для ачысткі паверхняў і ў спец адклад працэсаў.
• Аргон (Ar): Ан інэртны газ выкарыстоўваецца для стварэння стабільнага асяроддзя для такіх працэсаў, як распыленне.

Далей ідуць спецыяльныя газы, таксама вядомы як электронныя спецыяльныя газы. Гэта вельмі спецыфічныя, часта рэактыўны або небяспечныя газы, якія выконваюць важныя задачы тручэння і асаджэння. Яны выкарыстоўваюцца ў меншых колькасцях, але маюць значна большы кошт і патрабуюць надзвычай асцярожнага звароту. Іх можна дадаткова падзяліць на такія групы, як:

• Ападкавыя газы: Гэтыя газы, як сілан (SiH₄), з'яўляюцца крыніцай матэрыялу, які выкарыстоўваецца для стварэння слаёў чыпа. Яны раскладаюцца і адкладаюць а тонкая плёнка матэрыялу на ст крамянёвая пласціна.
• Пратручвальныя газы: Гэта рэактыўныя газы выкарыстоўваецца для выбарачнага выдалення матэрыялу. Прыклады ўключаюць злучэнні фтору, такія як чатырохфтарыд вугляроду (CF₄) і хлорысты вадарод (HCl). Яны выкарыстоўваюцца ў ст працэс тручэння выразаць схемы схемы.
• Легуючыя газы: Гэтыя газы выкарыстоўваюцца для "допінгу". крэмній, што азначае наўмыснае ўвядзенне спец прымешка (а допант), каб змяніць яго электрычныя ўласцівасці. Гэта фундаментальна для стварэння транзістараў. Агульны легіруючыя газы ўключаюць арсін (AsH₃) і фасфін (PH₃).

Як азот дзейнічае як рабочы конік у паўправадніковых заводах?

Калі б вы прайшлі праз а выраб паўправаднікоў аб'ект, найбольш паўсюдны газ вы б сутыкнуліся Азот. Хоць не заўсёды ўдзельнічае ў асноўнай хімічныя рэакцыі якія ствараюць чып, яго роля абсалютна важная для стварэння ўмоў для поспеху гэтых рэакцый. Выкарыстоўваецца азот у першую чаргу за сваю інертнасць; ён не ўступае ў рэакцыю з іншымі элементамі, што робіць яго ідэальным "напаўняльнікам" газ.

Асноўнае выкарыстанне для Азот знаходзіцца ў ачыстцы і стварэнні інэртнай атмасферы. Перад любым адчувальным паўправадніковы працэс Каб пачаць, камера павінна быць цалкам свабоднай ад забруджванняў, такіх як кісларод, вадзяная пара і пыл. Высокай чысціні Азот прамываецца праз камеру, каб выштурхнуць гэтыя непажаданыя элементы. Гэта прадухіляе выпадковае акісленне або іншыя рэакцыі, якія могуць разбурыць вафельны. Гэты ж прынцып прымяняецца да інструментаў і транспартных капсул (вядомых як FOUP), якія перавозяць крамянёвыя пласціны паміж рознымі этапамі ст вытворчы працэс.

Акрамя таго, Азот гуляе важную ролю ў фоталітаграфія, працэс друку схемы схемы на пласціне. У сучасным глыбокім ультрафіялетавым (DUV) літаграфія, прастора паміж лінзай і ст вафельны напоўнена звышчыстым Азот (або Аргон), каб караткахвалевае святло праходзіла без паглынання паветрам. Без гэтага інэртнага асяроддзя працэс быў бы немагчымы. З майго досведу паставак на фабрыкі, попыт на бесперапынны, вялікі аб'ём і высокую чысціню Азот пастаўка не падлягае абмеркаванню.

Якую ролю адыгрывае аргон у стварэнні ідэальнага асяроддзя?

Як азот, Аргон з'яўляецца дваранінам газ, што азначае, што гэта хімічна інэртны. аднак, Выкарыстоўваецца аргон для канкрэтных ужыванняў, дзе яго большы атамны вага дае перавагу. Адным з найбольш важных з гэтых прыкладанняў з'яўляецца напыленне, або напыленне. Гэта фізічная пара працэс нанясення выкарыстоўваецца для кладкі тонкіх металічных плёнак, якія ўтвараюць праводку інтэгральная схема.

Пры распыленні высокае напружанне падаецца ў вакуумнай камеры, запоўненай Газ аргон. Гэта стварае станоўча зараджаную плазму Аргон іёны. Гэтыя іёны паскараюцца і разбіваюцца аб "мішэнь", зробленую з металу, які мы хочам унесці (напрыклад, медзь або алюміній). Сіла сутыкнення адбівае атамы металу ад мішэні, якія потым ляцяць па камеры і пакрываюць крамянёвая пласціна тонкім аднастайным пластом. Аргон ідэальна падыходзіць для гэтага, таму што ён досыць цяжкі, каб эфектыўна выцясняць мэтавыя атамы, але дастаткова хімічна інэртны, каб не ўступаць у рэакцыю з металічнай плёнкай, якую ён дапамагае стварыць. Гэта забяспечвае ідэальны асяроддзе для распылення металаў.

Яшчэ адзін ключ для выкарыстання Аргон знаходзіцца ў плазменным тручэнні. У гэтым працэс тручэння, Аргон часта змешваецца з а рэактыўны траўнік газ. The Аргон дапамагае стабілізаваць плазму і фізічна бамбіць паверхню, спрыяючы хімічнаму тручэнню і ствараючы больш дакладныя вертыкальныя разрэзы ў матэрыяле. Надзейнае забеспячэнне Газавыя балоны аргон мае вырашальнае значэнне для любога аб'екта, які выконвае металізацыю або пашыранае тручэнне.

Ці можаце вы растлумачыць, як вадарод выкарыстоўваецца для асаджэння і ачысткі?

У той час як азот і аргон цэняцца за тое, што яны не рэагуюць, Вадарод цэніцца за тое, што высока рэактыўны, але вельмі чыстым і кантраляваным спосабам. Выкарыстоўваецца вадарод шырока ст вытворчасць паўправаднікоў для ачысткі паверхняў і ў пэўным выглядзе адклад называецца эпітаксійным ростам. Яго невялікі атамны памер дазваляе яму пранікаць і рэагаваць так, як іншыя газы не могуць.

Перш чым на а вафельны, паверхня павінна быць ідэальна чыстай, аж да атамарнага ўзроўню. Вадародны газ выкарыстоўваецца ў высокатэмпературным працэсе, званым "вадародным выпяканнем", для выдалення любога натуральнага аксіду (тонкага натуральнага пласта дыяксіду крэмнія), які ўтварыўся на крэмній паверхні. The вадарод рэагуе з кіслародам, утвараючы вадзяную пару (H₂O), якая затым выпампоўваецца з камеры, пакідаючы некрануты крэмній паверхня гатовая да наступнага кроку.

Вадарод таксама з'яўляецца ключавым кампанентам у эпітаксіяльны рост (або «эпі»), працэс, які расце монакрышталічны пласт крэмній на вяршыні ст крамянёвая пласціна. Гэты новы пласт мае ідэальную крышталічную структуру і дакладна кантралюецца допант ўзроўні. Вадарод выконвае ролю носьбіта газ для крэмній крыніца газ (напрыклад, сілан або трыхларасілан). Ён таксама забяспечвае чыстае асяроддзе росту, выдаляючы любыя бяздомныя атамы кіслароду. Якасць гэтага эпитаксиального пласта мае асноватворнае значэнне для прадукцыйнасці працэсараў высокага класа, што робіць чысціню Вадародны балон запас абсалютна крытычны.

Што такое травільныя газы і як яны выразаюць мікраскапічныя схемы?

Калі нанясенне - гэта нарошчванне слаёў, то тручэнне - выбарачнае выразанне іх для стварэння ўзораў схемы. Успрымайце гэта як мікраскапічную скульптуру. Пасля ўзору вызначаецца з дапамогай фоталітаграфія, траўнік для забеспячэння выкарыстоўваюцца газы хімічныя сродкі для выдалення матэрыялу з неабароненых участкаў вафельны. Гэта адзін з самых складаных і важных этапаў вытворчасць чыпаў.

The газы, якія выкарыстоўваюцца пры тручэнні звычайна з'яўляюцца злучэннямі на аснове фтору, хлору або брому. Выбар газ залежыць ад матэрыялу, які тручыцца.

• Газы на аснове фтору (напрыклад, CF₄, SF₆, NF₃) выдатна падыходзяць для тручэння крэмній і дыяксід крэмнія.
• Газы на аснове хлору (напрыклад, Cl₂, BCl3, HCl) часта выкарыстоўваюцца для тручэння металаў, такіх як алюміній.

Гэтыя рэактыўныя газы ўводзяцца ў плазменную камеру. Плазма разбівае газ малекулы адзін ад аднаго ў высока рэактыўны іонаў і радыкалаў. Затым гэтыя радыкалы ўступаюць у рэакцыю з паверхняй вафельны, утвараючы новае лятучае злучэнне, якое можна лёгка адпампаваць, такім чынам «вытравіўшы» матэрыял. Патрабуецца велізарная дакладнасць; мэта складаецца ў тым, каб тручэнне прама ўніз (анізатропна), не падразаючы ўзорны пласт. Сучасны паўправадніковых фабр выкарыстоўваць комплекс газавыя сумесі і старанна кантраляваныя ўмовы плазмы для дасягнення гэтай мэты.

Што такое хімічнае асаджэнне з паравой фазы (CVD) і якія газы пры гэтым задзейнічаны?

Хімічнае асаджэнне з паравай фазы (CVD) з'яўляецца краевугольным каменем працэс нанясення ст вытворчасць паўправаднікоў. Гэта асноўны метад, які выкарыстоўваецца для стварэння розных ізаляцыйных і токаправодных тонкіх плёнак, якія складаюць a паўправадніковы прыбор. Асноўная ідэя заключаецца ў тым, каб цячы а газ (або сумесі газаў) над награ вафельны. Цяпло выклікае газ рэагаваць або раскладацца на паверхні пласціны, пакідаючы пасля сябе цвёрдую плёнку жаданага матэрыялу.

Кожная з гэтых рэакцый патрабуе неверагодна стабільных умоў і надзвычай газы высокай чысціні. Напрыклад, пры нанясенні пласта поликремния з выкарыстаннем сілану любы кісларод прымешка у газ паток прывядзе замест гэтага да адукацыі дыяксіду крэмнія, што парушыць электраправодныя ўласцівасці пласта. Вось чаму мы, як пастаўшчык, так моцна засяроджваемся на ачышчэнне і аналіз гэтых адклад газаў. Уся бібліятэка в Спецыяльныя газы высокай чысціні мы прапануем арыентавана на выкананне гэтых строгіх патрабаванняў.

Чаму звышвысокая чысціня з'яўляецца найбольш важным фактарам для паўправадніковых газаў?

Я не магу пераацаніць гэта: у паўправадніковай прамысловасці, чысціня гэта ўсё. Тэрмін высокай чысціні не азначае 99% ці нават 99,9%. Для паўправадніковыя газы, мы гаворым пра звышвысокай чысціні (UHP), што звычайна складае 99,999% (часта называюць "пяць дзявятак") або вышэй. Для некаторых крытычны тэхналагічныя газы, патрабаванне можа быць 99,9999% ("шэсць дзявятак") або нават вышэй. Прычына простая: забруджванні забіваюць прадукцыйнасць.

Характарыстыкі сучаснага мікрачыпа вымяраюцца ў нанаметрах (мільярдных долях метра). У такім маштабе асобная старонняя часціца або непажаданая малекула падобная на валун пасярод звышшашы. Ан прымешка можа:

• Змяніць электрычныя ўласцівасці: Блукаючы іён натрыю можа змяніць парогавае напружанне транзістара, прымушаючы яго ўключацца або выключацца ў непадыходны час.
• Стварэнне структурных дэфектаў: Малекула кіслароду можа парушыць ідэальную крышталічную рашотку падчас эпітаксіяльнага росту, ствараючы "дыслакацыю", якая перашкаджае патоку электронаў.
• Прычына кароткага замыкання: Металічная часціца можа злучыць дзве суседнія электраправодныя лініі, ствараючы замыканне.
• Паменшыць ураджайнасць: Чым больш прысутнічае забруджванняў, тым большая колькасць дэфектных чыпаў на кожным вафельны, што непасрэдна ўплывае на прыбытковасць.

Вось чаму, як вытворца, наша самая вялікая інвестыцыя ў ачышчальнае і аналітычнае абсталяванне. Кожная партыя газ павінен быць правераны, каб пераканацца, што ён адпавядае спецыфікацыям частак на мільярд (ppb) або частак на трыльён (ppt), якія патрабуюць нашы кліенты. The попыт на газы высокай чысціні гэта тое, што кіруе ўсім спецыялізаваны рынак газу для электронікі.

Як мы забяспечваем якасныя і надзейныя пастаўкі газаў высокай чысціні?

Для такога афіцэра па закупках, як Марк, гэта самае галоўнае пытанне. Выдатная цана бессэнсоўная, калі газ якасць неадпаведная або адгрузка са спазненнем. Я чуў жахлівыя гісторыі: пастаўшчыкі прадастаўляюць падробленыя сертыфікаты аналізу або пастаўкі спецыяльныя газы затрымліваўся на мытні тыднямі, што прывяло да прыпынку вытворчай лініі. Вырашэнне гэтых болевых кропак ляжыць у аснове філасофіі нашага бізнесу.

Забеспячэнне якасці пачынаецца з ачышчэнне працэс. Мы выкарыстоўваем перадавыя сістэмы, такія як крыягенная дыстыляцыя і спецыяльныя адсарбуючыя матэрыялы для выдалення слядоў прымешак. Але на гэтым працэс не сканчаецца. Самы важны крок - гэта праверка. Мы выкарыстоўваем самыя сучасныя аналітычныя прыборы, такія як газавыя храматографы-мас-спектрометры (ГХ-МС), каб праверыць кожны цыліндр перад яго адпраўкай. Мы даем нашым кліентам падрабязны і сапраўдны Сертыфікат аналізу (COA) для кожнай партыі, гарантуючы чысціня газу.

A надзейнае забеспячэнне ланцуг - гэта другая палова ўраўнення. Гэта ўключае ў сябе:

• Надзейная падрыхтоўка цыліндру: Цыліндры для газы звышвысокай чысціні прайсці спецыяльны працэс ачысткі і пасівацыі, каб пераканацца, што сам кантэйнер не забруджвае газ.
• Інтэлектуальная лагістыка: Мы супрацоўнічаем з дасведчанымі партнёрамі па лагістыцы, якія разумеюць правілы транспарціроўкі пад высокім ціскам і часам небяспечных матэрыялаў на міжнародным узроўні. Мы прадстаўляем усю неабходную дакументацыю для бесперашкоднага мытнага афармлення.
• Выразная сувязь: Нашы аддзелы продажаў і падтрымкі навучаны прадастаўляць рэгулярныя абнаўленні. Вы заўсёды будзеце ведаць статус вашага заказа, ад вытворчасці да канчатковай дастаўкі. Мы разумеем, што прадказальны пастаўка газаў высокай чысціні вельмі важна для нашых кліентаў, каб кіраваць сваімі ўласнымі графікамі вытворчасці. Мы нават прапануем розныя газавая сумесь варыянты задавальнення канкрэтных патрэб працэсу.

Якая будучыня чакае газы ў паўправадніковай прамысловасці?

The паўправадніковай прамысловасці ніколі не стаіць на месцы. Як прадказвае закон Мура, вытворцы чыпаў пастаянна імкнуцца да стварэння меншых, больш хуткіх і магутных прылад. Гэта няспыннае новаўвядзенне непасрэдна ўплывае на газаў і сумесяў выкарыстоўваецца пры іх вырабе. Калі мы рухаемся да ст наступнае пакаленне паўправаднікоў Тэхналогія, калі памеры элементаў скарачаюцца ўсяго да некалькіх нанаметраў, патрабаванні да чысціні газу стануць яшчэ больш экстрэмальнымі.

Мы назіраем тэндэнцыю да новых матэрыялаў крэмній, такія як нітрыд галію (GaN) і карбід крэмнію (SiC), якія патрабуюць новых і розных тэхналагічныя газы для тручэння і нанясення. Таксама назіраецца рух да больш складаных трохмерных архітэктур, такіх як транзістары FinFET і Gate-All-Around (GAA), якія патрабуюць яшчэ большай дакладнасці ў адклад і тручэнне крокі. Гэта значыць спецыяльнасць газ прамысловасць павінна пастаянна ўводзіць інавацыі для распрацоўкі новых малекул і дасягнення яшчэ больш высокіх узроўняў ачышчэнне.

З майго пункту гледжання як пастаўшчыка, будучыня - гэта партнёрства. Цяпер ужо недастаткова проста прадаць цыліндр газ. Мы павінны цесна супрацоўнічаць з нашымі кліентамі ў вытворчасць электронікі сектара, каб зразумець іх будучыя тэхналагічныя дарожныя карты. Гэта дазваляе нам прадбачыць патрэбу ў новым газы высокай чысціні і інвеставаць у вытворчыя і аналітычныя магчымасці для іх пастаўкі. Нябачныя героі паўправадніковы свет — газы — застануцца ў авангардзе тэхналагічнага прагрэсу.

Ключавыя вывады

Калі вы здабываеце прамысловыя газы для патрабавальнага рынку паўправаднікоў, вось што трэба памятаць:

• Чысціня вышэй за ўсё: Адзіны найбольш важны фактар звышвысокай чысціні. Забруджвальныя рэчывы, нават на ўзроўні частак на мільярд, могуць выклікаць катастрафічны збой прылады і знізіць ураджайнасць.
• У газаў ёсць пэўныя заданні: Газы не ўзаемазаменныя. Гэта вузкаспецыялізаваныя інструменты, якія выкарыстоўваюцца для розных працэсаў, такіх як стварэнне інэртнай атмасферы (азот, аргон), стварэнне слаёў (адклад газаў як Сілан), і разьбяныя схемы (травільныя газы як CF₄).
• Ланцужок паставак мае вырашальнае значэнне: Надзейны пастаўшчык не толькі прадае тавар. Яны забяспечваюць якасць праз дбайнае тэсціраванне, прадастаўляюць сапраўдныя сертыфікаты, кіруюць складанай лагістыкай і падтрымліваюць выразную сувязь, каб прадухіліць дарагія затрымкі вытворчасці.
• Тэхнічныя веды дадаюць каштоўнасць: Разуменне чаму пэўны газ выкарыстоўваецца і чаму яго чысціня настолькі важная, што дазваляе вам быць больш эфектыўным партнёрам для вашых кліентаў, апраўдваючы якасць і ствараючы доўгатэрміновае давер.
• Прамысловасць развіваецца: Імкненне да меншых і больш магутных чыпаў азначае попыт на новыя, яшчэ больш чыстыя спецыяльныя газы будзе толькі расці. Партнёрства з перспектыўным пастаўшчыком з'яўляецца ключом да таго, каб заставацца наперадзе.