У свеце сучасных тэхналогій, паўправадніковы з'яўляецца каралём. Гэтыя малюсенькія мудрагелістыя чыпы сілкуюць усё: ад нашых смартфонаў да аўтамабіляў і цэнтраў апрацоўкі дадзеных, у якіх працуе Інтэрнэт. Але што спрыяе стварэнню гэтых чыпаў? Адказ, як ні дзіўна, ёсць газ. Не абы-якая газ, але газы высокай чысціні неймавернай чысціні. Як Ален, уладальнік фабрыкі з сямю вытворчымі лініямі, якія спецыялізуюцца на прамысловых газах, я на свае вочы бачыў, як рэзка ўзрос попыт на чысціню. Гэты артыкул прызначаны для кіраўнікоў прадпрыемстваў, такіх як Марк Шэнь, якія знаходзяцца ў авангардзе кампаніі газ ланцуг паставак. Вы разумееце якасць і цану, але каб па-сапраўднаму стаць лідэрам на гэтым рынку, вам трэба разумець чаму. Мы дэмістыфікуем складаны свет вытворчасць паўправаднікоў, тлумачачы простымі словамі, чаму адзіночны заблукаў часціца у а газ паток можа каштаваць фабрыцы мільёны. Гэта ваш дапаможнік, каб размаўляць на мове паўправадніковай прамысловасці і стаць незаменным партнёрам.

Якую ролю адыгрывае газ у стварэнні паўправадніковага чыпа?

У сваёй аснове, вытворчасць паўправаднікоў гэта працэс пабудовы мікраскапічных шматслойных электрычных ланцугоў на тонкім дыску крэмній, вядомы як а вафельны. Уявіце, што вы спрабуеце пабудаваць хмарачос памерам з паштовую марку з мільярдамі пакояў і калідораў. Вось пра які маштаб мы гаворым. Каб дасягнуць гэтага, вы не можаце выкарыстоўваць фізічныя інструменты. Замест гэтага ўвесь вытворчы працэс абапіраецца на шэраг дакладных хімічных рэакцый, і асноўным сродкам для гэтых рэакцый з'яўляецца газ.

Газы дзейнічаюць як нябачныя рукі, якія будуюць гэтыя схемы. Яны выконваюць некалькі важных задач. Некаторыя, як азот, стварыць ідэальна чыстае і стабільнае асяроддзе, прадухіляючы непажаданыя рэакцыі. Іншыя, вядомыя як тэхналагічныя газы, з'яўляюцца сапраўднымі будаўнічымі блокамі або інструментамі для разьбы. Напрыклад, канкрэтны тып газу можа выкарыстоўвацца для нанясення мікраскапічнага пласта токаправоднага матэрыялу, а іншы газ прывык дакладна тручэнне ад матэрыялу, каб сфармаваць контурны шлях. Кожны крок, пачынаючы ад ачысткі вафельны да пабудовы канчатковых транзістараў, уключае спецыф газ або сумесь газаў. Дакладнасць ст паток газу і яго хімічны склад напрамую вызначае поспех вытворчасць чыпаў працэс.

Чаму чысціня так важная ў вытворчасці паўправаднікоў?

У нашым паўсядзённым жыцці, трохі пылу або забруджванне паветра нічога страшнага. Але ўнутры а паўправадніковы фабрычны завод, або "фабрыка", гэта катастрофа. Кампаненты, якія будуюцца на a крэмній вафельны часта вымяраюцца ў нанаметрах - гэта мільярдныя долі метра. Каб паказаць гэта ў перспектыве, шырыня аднаго чалавечага воласа складае каля 75 000 нанаметраў. Дробны пыл часціца вы нават не бачыце - гэта гіганцкі валун у свеце паўправадніковы фабрыкацыя.

Вось чаму чысціня з'яўляецца адзінай найбольш важнай характарыстыкай газаў выкарыстоўваецца ў паўправадніках вытворчасці. Любая непажаданая малекула - няхай гэта будзе заблуканая малекула вады, малюсенькі метал часціца, або іншы газ малекула — лічыцца ан прымешка. гэта забруджванне можа цалкам парушыць далікатны хімічная рэакцыя якія адбываюцца на ст вафельныпаверхню. Адзіны прымешка можа блакаваць фарміраванне ланцуга, выклікаць кароткае замыканне або змяняць электрычныя ўласцівасці паўправадніка матэрыял. Таму што адзіны вафельны можа ўтрымліваць сотні ці тысячы асобных фішак, адна малюсенькая памылка можа прывесці да велізарных фінансавых страт. Увесь працэс патрабуе найвышэйшы ўзровень чысціні наогул працаваць.

Як прымешкі ў газах руйнуюць вытворчасць паўправаднікоў?

Калі ан прымешка прысутнічае ў працэсе газ, гэта можа выклікаць «забойцу дэфект." Гэта не проста невялікі недахоп; гэта а дэфект які адлюстроўвае ўвесь мікрачып у гэтай частцы вафельны бескарысна. Давайце паглядзім, як гэта адбываецца. Падчас ст адклад фаза, дзе пласт за пластом будуюцца тонкія плёнкі, непажад часціца можа прызямліцца на паверхню. Калі наступны пласт наносіцца зверху, ён стварае мікраскапічную няроўнасць або пустэчу. Гэты недахоп можа разарваць электрычнае злучэнне або стварыць ненаўмыснае злучэнне, фактычна разбураючы транзістар, які будуецца.

Наступствы гэтага разбуральныя для прыбытку фабрыкі. Асноўны паказчык поспеху ў a паўправадніковы fab - гэта "выхад" - працэнт працоўных чыпаў, вырабленых з аднаго вафельны. Нават невялікае падзенне выхад, ад 95% да 90%, можа прадстаўляць мільёны долараў страчанага даходу. Газавыя прымешкі з'яўляюцца непасрэднай прычынай зніжэння выхад. Вось чаму вытворцы паўправаднікоў апантаныя чысціня газу. Яны павінны быць упэўнены, што газ ўваход у іх шматмільярдныя інструменты абсалютна бясплатны забруджвальнік што можа сарваць з каляіны працэс вытворчасці паўправаднікоў. Гэта гульня з мікраскапічнай дакладнасцю, у якой няма магчымасці для памылак.

Якія ключавыя газы выкарыстоўваюцца ў вытворчасці паўправаднікоў?

Асартымент газаў, якія выкарыстоўваюцца ў ст паўправадніковай прамысловасці велізарны, але яны звычайна дзеляцца на дзве катэгорыі: масавыя газы і спецыяльныя газы.

• Масавыя газы: Яны выкарыстоўваюцца ў велізарных колькасцях і складаюць аснову вытворчага асяроддзя.

  • Азот (N₂): Гэта працоўны конік. Звышвысокі чысціня Азот выкарыстоўваецца для стварэння інэртнай "атмасферы" ўнутры вырабных інструментаў. Гэта ачышчае кісларод, вільгаць і іншыя часціцы, прадухіляючы непажаданае акісленне або забруджванне з вафельны.
  • Вадарод (H₂): Часта выкарыстоўваецца ў спалучэнні з іншымі газамі, вадарод мае вырашальнае значэнне напэўна адклад працэсаў і для стварэння вельмі спецыфічных хімічных асяроддзяў, неабходных для стварэння транзістарных структур.
  • Аргон (Ar): Як інэрт газ, Аргон выкарыстоўваецца ў працэсе, званым распыленнем, дзе ён выкарыстоўваецца для бамбардзіроўкі матэрыялу мішэні, выбіваючы атамы, якія затым адкладаюцца на вафельны. Ён таксама выкарыстоўваецца для стварэння плазма у многіх тручэнне працэсаў.

• Спецыяльныя газы: Гэта складаныя, часта небяспечныя і высокатэхналагічныя газы, якія выкарыстоўваюцца на пэўных этапах працэсу. Яны з'яўляюцца «актыўнымі» інгрэдыентамі.

  • Пратручвальнікі: Такія газы, як хлор (Cl₂) і брамісты вадарод (HBr), выкарыстоўваюцца для дакладнага выразання або тручэнне узораў у слаі ст вафельны.
  • дабаўкі: Такія газы, як арсін (AsH₃) і фасфін (PH₃), выкарыстоўваюцца для наўмыснага ўвядзення спецыфічнага прымешка у крэмній каб змяніць яго электрычныя ўласцівасці, такім чынам транзістары кіруюцца.
  • Ападкавыя газы: Сілан (SiH₄) - класічны прыклад, які выкарыстоўваецца ў якасці крыніцы крэмній для нанясення тонкіх плёнак.

Для такога супрацоўніка па закупках, як Марк, вельмі важна ведаць, што, хаця ўсе гэтыя газы розныя, яны маюць адно агульнае патрабаванне: экстрэмальны чысціня.

Ці можаце вы растлумачыць нанясенне і тручэнне простымі словамі?

Вытворчасць паўправаднікоў уключае сотні этапаў, але большасць з іх з'яўляюцца варыянтамі двух фундаментальных працэсаў: адклад і тручэнне. Разуменне іх простымі словамі з'яўляецца ключом да разумення ролі газ.

1. Адклад: пабудова слаёў
Падумайце адклад як распыленне малекул. Мэта складаецца ў тым, каб дадаць звыштонкі, ідэальна аднастайны пласт матэрыялу на крамянёвая пласціна.

• Працэс: Працэс газ (як сілан) змешваюць з a газ-носьбіт (як азот або вадарод). гэта газ затым сумесь уводзіцца ў камеру, якая змяшчае вафельны. А хімічная рэакцыя выклікаецца, часта цяплом або а плазма, у выніку чаго малекулы «выпадаюць у асадак». газ і ўтвараюць цвёрдае цела тонкая плёнка на вафельныпаверхню.
• Чаму чысціня мае значэнне: Калі ёсць забруджванне часціца у газ струмень, гэта як пылінка, якая трапляе ў вашу фарбу. Ён будзе ўбудаваны ў новы пласт, ствараючы структуру дэфект. Калі ёсць непажаданы газ малекула, яна можа рэагаваць няправільна, змяняючы хімічны склад і электрычныя ўласцівасці пласта.

2. Афорт: разьба па схемах
Пасля стварэння пласта вам трэба выразаць у ім схему схемы. Пратручваць гэта працэс выбарачнага выдалення матэрыялу.

• Працэс: The вафельны пакрыты святлоадчувальным матэрыялам, які называецца фотарэзістам. На яго праецыруецца ўзор (як трафарэт). Затым аголеныя ўчасткі загартоўваюць. The вафельны затым змяшчаюць у камеру, напоўненую пратручвальнікам газ (як злучэнне на аснове фтору). гэта газ знаходзіцца пад напругай у a плазма стане, што робіць яго вельмі рэактыўным. The плазма бамбіць ст вафельны, хімічна раз'ядаючы матэрыял толькі у месцах, неабароненых трафарэтам.
• Чаму чысціня мае значэнне: Прымесі ў газах выкарыстоўваецца для тручэння можа змяніць хуткасць рэакцыі. Гэта можа прывесці да таго, што контуры будуць выразаныя занадта шырокімі, занадта вузкімі або не будуць зроблены зусім. Метал часціца прымешка можа нават заблакаваць тручэнне працэс у адным малюсенькім месцы, пакідаючы пасля сябе «слуп» непажаданага матэрыялу, які замыкае ланцуг.

Як вымяраецца і падтрымліваецца звышвысокая чысціня газу?

У ст сусветная паўправадніковая прамысловасць, стандартныя вымярэнні чысціні, такія як "працэнт", бескарысныя. Мы маем справу з забруджванне у маштабе, які цяжка зразумець. Чысціня вымяраецца ў частак на трыльён (ppt). Гэта значыць для кожнага трлн газ малекул можа быць толькі адна або дзве малекулы прымешкі.

Каб дасягнуць і праверыць гэты ўзровень чысціня газу, складаная сістэма ст ачыстка газаў і неабходны аналіз.

На нашым заводзе мы не проста вырабляем газ; мы жывем і дыхаем кантроль якасці. The газазабеспячэнне ланцуг для а паўправадніковы fab ўключае ў сябе спецыялізаваныя ачышчальнікі, устаноўленыя непасрэдна ў месцы выкарыстання. Акрамя таго, перадавыя газавы аналіз інструменты выкарыстоўваюцца для маніторынг у рэжыме рэальнага часу. Тэхнікі, як атмасферны ціск іянізацыі маса спектраметрыі (APIMS) можа выконваць выяўленне прымешак да ўзроўню частак на трыльён, забяспечваючы uhp газ (звышвысокай чысціні) уваход у працэс інструмент ідэальны.

Што робіць пастаўшчыка газу высокай чысціні надзейным?

Для такога кіраўніка аддзела закупак, як Марк, які зведаў боль ад затрымак дастаўкі і падробленых сертыфікатаў, надзейнасць - гэта ўсё. У свеце паўправаднік высокай чысціні газаў, надзейнасць абапіраецца на тры слупы: стабільнасць вытворчасці, забеспячэнне якасці і матэрыяльна-тэхнічны вопыт.

1. Кансістэнцыя вытворчасці: Надзейны пастаўшчык павінен мець надзейныя і рэзервовыя вытворчыя магчымасці. Напрыклад, сем вытворчых ліній нашай фабрыкі гарантуюць, што мы можам задаволіць высокі попыт і што праблема ў адным радку не спыняе ўвесь наш вывад. Гэта мінімізуе рызыку перабояў у пастаўках, якія могуць спыніць шматмільярдную вытворчасць паўправадніковы фаб.
2. Праверка якасці: Недастаткова сцвярджаць, што ёсць газ высокай чысціні. Вы павінны быць у стане даказаць гэта. Гэта азначае інвестыцыі ў сучаснае аналітычнае абсталяванне для выяўленне прымешак. Гэта таксама азначае прадастаўленне празрыстых сертыфікатаў аналізу (CoA), якія можна прасачыць, з кожнай адпраўкай. Барацьба з махлярствам з сертыфікатамі - гэта пабудова доўгатэрміновых адносін, заснаваных на даверы і даных, якія можна праверыць.
3. Лагістычная экспертыза: Атрыманне а агрэсіўны газ або крыягеннай вадкасці з Кітая ў ЗША - гэта не проста. Гэта патрабуе спецыяльных кантэйнераў, ведаў міжнародных правілаў дастаўкі і дбайнага планавання, каб пазбегнуць затрымак. Надзейны пастаўшчык разумее, што гэта не проста дастаўка скрынкі; гэта кіраванне важнай часткай глабальнага паўправадніковы ланцуг паставак.

У чым розніца паміж наліўным газам і спецыяльным газам?

Разуменне розніцы паміж наліўны газ і спецыяльнасць газ з'яўляецца ключавым для ўсіх, хто займаецца пошукам для паўправадніковай прамысловасці. Пакуль абодва патрабуюць экстрыму чысціня, іх маштаб, апрацоўка і прымяненне вельмі розныя.

Масавыя газы, падабаецца Спецыяльныя газы высокай чысціні, спасылацца на газы, такія як азот, кісларод, аргон і вадарод. Яны з'яўляюцца асновай асяроддзя фабрыкі. Тэрмін "аб'ём" адносіцца да вялікіх колькасцяў, якія выкарыстоўваюцца. Гэтыя газы часта вырабляюцца на месцы або паблізу і дастаўляюцца па спецыяльных трубаправодах непасрэдна ва ўнутраную сістэму размеркавання фабрыкі. Галоўныя праблемы тут - захаванне чысціня па шырокіх размеркавальных сетках і забеспячэнне бесперабойнай пастаўкі ў вялікіх аб'ёмах.

Спецыяльны газ (або электронны газ) адносіцца да шырокай катэгорыі часта экзатычных, рэактыўных або небяспечных газаў, якія выкарыстоўваюцца ў меншых колькасцях для пэўных этапаў працэсу, такіх як тручэнне і адклад. Прыклады ўключаюць сілан, аміяк, трохларыд бору і трыфтарыд азоту. Яны пастаўляюцца ў асобных балонах высокага ціску. Праблемы з спецыяльнасць газ надзвычай бяспечныя ў звароце, забяспечваючы ідэальную кансістэнцыю сумесі для газавых сумесяў і прадухіляючы любыя хімічныя рэакцыі ўнутры цыліндру, якія могуць паставіць пад пагрозу якасць газу.

Як развіваецца попыт на паўправадніковы газ высокай чысціні?

The паўправадніковай прамысловасці ніколі не стаіць на месцы. Закон Мура, назіранне аб тым, што колькасць транзістараў на мікрасхеме падвойваецца прыкладна кожныя два гады, працягвае пашыраць межы фізікі. Калі транзістары сціскаюцца, яны становяцца экспанентна больш адчувальнымі да забруджванне. А памер часціц што было прымальна пяць гадоў таму, гэта «забойца». дэфект"сёння.

Гэта нястомнае імкненне да меншых і больш магутных чыпаў азначае попыт на яшчэ больш высокі ўзровень чысціня газу расце. Мы пераходзім ад свету, дзе частка на мільярд была залатым стандартам, да свету, дзе частка на трыльён з'яўляецца мінімальным патрабаваннем для ўступлення ў прасунуты паўправаднік вузлы. Акрамя таго, новыя матэрыялы і архітэктуры чыпаў, такія як 3D NAND і транзістары Gate-All-Around (GAA), патрабуюць цалкам новага партфеля газ наступнага пакалення сумесяў і прэкурсораў. Як вытворцы газу, мы знаходзімся ў пастаяннай гонцы інавацый, распрацоўваем новыя тэхналогіі ачысткі і аналітычныя метады, каб ісці ў нагу з сусветная паўправадніковая прамысловасць.

Якія сертыфікаты якасці я павінен шукаць як пакупнік?

Арыентавацца ў свеце пастаўшчыкоў можа быць складана, асабліва пры працы з тэхнічнымі прадуктамі. Сертыфікаты забяспечваюць важнае старонняе пацверджанне магчымасцей і прыхільнасці пастаўшчыка якасці. Пры пошуку крыніц газы высокай чысціні для паўправадніковай прамысловасці, вось некалькі рэчаў, на якія варта звярнуць увагу:

• ISO 9001: Гэта фундаментальная сертыфікацыя сістэм менеджменту якасці. Гэта паказвае, што ў пастаўшчыка ёсць дакладна вызначаныя і паўтаральныя працэсы для вытворчасці, праверкі і дастаўкі.
• ISO/IEC 17025: Гэта крытычны. Гэта стандарт кампетэнтнасці выпрабавальных і калібравальных лабараторый. Пастаўшчык з гэтай сертыфікацыяй даказаў, што яго ўласная лабараторыя - тая, якая стварае ваш Сертыфікат аналізу - з'яўляецца дакладнай і надзейнай.
• Прасочваемы аналіз: Заўсёды патрабуйце Сертыфікат аналізу (CoA) для кожнага асобнага цыліндру або партыі. Гэты сертыфікат павінен падрабязна ўказваць дакладны ўзровень крытычнага прымешак у газе, вымяраецца адмысловымі аналітычнымі метадамі, напрыклад газавая храматаграфія або мас-спектраметрыі.

Як такі рашучы лідэр, як Марк, ваш лепшы інструмент - задаваць навадныя пытанні. Не проста пытайцеся: «Гэта газ чысты?" Спытайце: "Як вы даказваеце, што гэта чыста? Пакажыце мне сертыфікат вашай лабараторыі. Растлумачце свой працэс забеспячэння паслядоўнасці партыі да партыі". Сапраўдны эксперт і надзейны партнёр будзе вітаць гэтыя пытанні і дасць упэўненыя, празрыстыя адказы.

Ключавыя вывады

• Газ - інструмент: У вытворчасць паўправаднікоў, газы - гэта не проста матэрыялы; гэта дакладныя інструменты, якія выкарыстоўваюцца для стварэння і выразання мікраскапічных схем на a крамянёвая пласціна.
• Чысціня - гэта ўсё: Маштаб вытворчасць чыпаў настолькі малы, што адзін непажаданы часціца або прымешка малекула можа разбурыць чып, што робіць звышвысокай чысціні патрабаванне, якое не падлягае абмеркаванню.
• Выхад - гэта мэта: Першаснае ўздзеянне в загазаванасць з'яўляецца скарачэнне вытворчасці выхад, што непасрэдна ператвараецца ў мільёны долараў страчанага даходу паўправадніковых фабр.
• Два асноўныя працэсы: Большасць этапаў стварэння мікрасхемы ўключаюць або тое, і іншае адклад (будаўнічыя пласты) або тручэнне (разьба ўзоры), абодва з якіх цалкам залежаць ад дакладных хімічных рэакцый чыстых газаў.
• Надзейнасць - гэта галоўнае: Надзейны пастаўшчык у паўправадніковы газ рынак павінен прадэманстраваць паслядоўнасць вытворчасці, праверку якасці праз сертыфікаваныя лабараторыі і экспертнае кіраванне лагістыкай.
• Будучыня больш чыстая: Па меры ўдасканалення паўправаднікоў расце попыт на яшчэ больш высокі ўзровень чысціня газу (да частак на трыльён) будзе толькі расці.