Сучасны свет працуе на чыпах. Ад смартфона ў вашай кішэні да сістэм навядзення ў аэракасмічнай тэхніцы, малюсенькія паўправадніковы прыбор гэта неапеты герой лічбавай эпохі. Але які герой стаіць за героем? Гэта нябачны, часта лятучы свет спецыяльных газаў. У прыватнасці, хімія фтору адыгрывае вырашальную ролю ў ст вытворчасць паўправаднікоў працэс, які проста немагчыма замяніць.

Калі вы кіруеце ланцужком паставак або кантралюеце якасць прадукцыі ў a паўправадніковы ліцейны, вы ведаеце, што права на памылку роўнае нулю. Адзіны ўсплёск вільгаці або мікраскапічная часціца можа сапсаваць шматмільённую вытворчасць. Гэты артыкул глыбока апускаецца ў ролю фторзмяшчальныя газы — чаму мы іх выкарыстоўваем, спецыфічны хімічны склад, які робіць іх эфектыўнымі, і важнасць стабільнасці і чысціні ланцужкоў паставак. Мы вывучым, як гэтыя газы высокай чысціні выкарыстоўваюцца ў тручэнне і этапы дэпазіцыі, а таксама чаму пошук іх у надзейнага партнёра з'яўляецца самым важным рашэннем, якое вы можаце прыняць у гэтым годзе.

Чаму паўправадніковая прамысловасць так залежыць ад фторзмяшчальных газаў?

Каб зразумець паўправадніковай прамысловасці, вы павінны паглядзець на перыядычную табліцу. Сілікон - гэта палатно, але фтор гэта пэндзаль. The выраб паўправаднікоў працэс уключае стварэнне слаёў матэрыялаў, а затым выбарачнае іх выдаленне для стварэння схем. Гэты працэс выдалення называецца тручэннем.

Фтор з'яўляецца найбольш электраадмоўным элементам. Прасцей кажучы, ён неверагодна прагне электронаў. Калі мы прадстаўляем газ фтор або фтарыраваныя злучэнні у плазменную камеру атамы фтору агрэсіўна рэагуюць з крэмніем і дыяксід крэмнія. Гэтая хімічная рэакцыя ператварае цвёрды крэмній у лятучыя газы (напрыклад, тэтрафтарыд крэмнія), якія можна лёгка адпампаваць. Без гэтай хімічнай рэакцыйнай здольнасці мы не змаглі б стварыць мікраскапічныя канаўкі і кантактныя адтуліны, неабходныя для сучаснага электронныя прылады.

У буйнасерыйная вытворчасць, хуткасць і дакладнасць - гэта ўсё. Фторзмяшчальныя газы забяспечваюць высокую хуткасць тручэння, неабходную для падтрымання прапускной здольнасці, а таксама селектыўнасць для праразання аднаго матэрыялу без пашкоджання пласта пад ім. Гэта тонкае балансаванне хіміі і фізіка.

Што робіць хімію фтору такой унікальнай для высокадакладнага тручэння?

Вы можаце спытаць, чаму б не выкарыстоўваць хлор або бром? Мы робім, для пэўных слаёў. аднак, хімія фтору прапануе унікальную перавагу пры тручэнні матэрыялаў на аснове крэмнію. Сувязь паміж крэмніем і фторам неверагодна моцная. Калі фторзмяшчальныя плазма трапляе на пласціну, рэакцыя экзатэрмічная і самаадвольная.

Чараўніцтва адбываецца ў плазма. У а паўправадніковы працэс камеры, мы прыкладаем высокую энергію да стабільнага газу, напрыклад тетрафториду вугляроду (CF4) або гексафториду серы (SF6). Гэта разбівае газ на часткі, вызваляючы рэактыўныя рэчывы фтор радыкалы. Гэтыя радыкалы атакуюць паверхню вафельны.

«Дакладнасць ст тручэнне вызначае прадукцыйнасць чыпа. Калі чысціня вашага газу вагаецца, ваша хуткасць траўлення вагаецца, і ваш выхад падае».

Гэта прыводзіць да канцэпцыі анізатропны тручэнне - рэзка прама ўніз, не з'ядаючы ўбок. Шляхам змешвання фтор з іншымі тэхналагічныя газы, інжынеры могуць дакладна кантраляваць профіль траншэі. Гэтая магчымасць вельмі важная, калі мы пераходзім да меншых вузлоў (7 нм, 5 нм і ніжэй), дзе нават нанаметр адхілення з'яўляецца правалам.

Як газы ў вытворчасці паўправаднікоў кіруюць перадавымі працэсамі тручэння?

Працэсы тручэння з’яўляюцца інструментамі лепкі ст фабрыкі. Ёсць два асноўных тыпу: вільготнае тручэнне (з выкарыстаннем вадкіх хімікатаў, такіх як фтарыд вадароду) і сухое тручэнне (з выкарыстаннем плазмы). Сучасны прасунуты паўправаднік вузлы амаль выключна належаць на сухое плазменнае тручэнне, таму што яно значна больш дакладнае.

У тыповым плазменнае тручэнне паслядоўнасць, а фтарыраваны газ уводзіцца. Давайце паглядзім на выкарыстоўваную разнавіднасць:

• Тэтрафтарыд вугляроду (CF4): Працоўны конік для тручэння аксіду.
• Актафторцыклабутан (C4F8): Выкарыстоўваецца для нанясення палімернага пласта на бакавіны траншэі, абараняючы іх, а дно пратручваецца глыбей.
• Гексафтарыд серы (SF6): Вядомы надзвычай высокай хуткасцю тручэння крэмнія.

Узаемадзеянне паміж ст плазма і падкладка з'яўляецца складаным. Гэта ўключае ў сябе фізічную бамбардзіроўку іёнамі і хімічную рэакцыю радыкаламі. The абсталяванне для вытворчасці паўправаднікоў павінны строга кантраляваць расход, ціск і сумесь гэтых газаў. Калі спецыяльнасць газ змяшчае прымешкі, такія як вільгаць, ён можа ўтвараць плавікавую кіслату ў лініях падачы або ў камеры, выклікаючы карозію і дэфекты часціц.

Чаму трыфтарыд азоту з'яўляецца каралём прымянення для ачысткі камер?

Пакуль тручэнне і ачыстка ідуць рука аб руку, ачыстка вытворчага абсталявання гэтак жа важная, як і апрацоўка пласцін. Падчас Хімічнае асаджэнне з пара (CVD), такія матэрыялы, як крэмній або вальфрам, наносяцца на пласціну. Тым не менш, гэтыя матэрыялы таксама пакрываюць сцены камеры. Калі гэты астатак назапашваецца, ён адслойваецца і трапляе на пласціны, выклікаючы дэфекты.

Увайдзіце Трыфтарыд азоту (NF3).

Шмат гадоў таму прамысловасць выкарыстоўвала фтарыраваны цяпліца газы, такія як C2F6 для ачысткі камеры. Аднак NF3 стаў стандартам для працэсы ачысткі камеры з-за яго высокай эфектыўнасці. Пры разбурэнні ў аддаленай крыніцы плазмы NF3 стварае велізарную колькасць атамы фтору. Гэтыя атамы чысцяць сценкі камеры, ператвараючы цвёрдыя рэшткі ў газ, які адпампоўваецца.

Трифторид азоту пераважней, таму што ён мае больш высокі ўзровень выкарыстання (фактычна выкарыстоўваецца больш газу) і меншыя выкіды ў параўнанні са старымі якія чысцяць сродкі. Для кіраўніка аб'екта гэта азначае меншы час прастою для тэхнічнага абслугоўвання і больш высокую прапускную здольнасць.

Якія фтарыраваныя злучэнні неабходныя для буйнасерыйнай вытворчасці?

The ланцуг паставак паўправаднікоў абапіраецца на кошык канкрэтных фторзмяшчальныя газы. Кожны мае пэўны «рэцэпт» або прымяненне. У Цзянсу Huazhong Gas, мы бачым вялікі попыт на наступнае:

Гэтыя фтарыраваныя злучэнні з'яўляюцца крыніцай жыцця буйнасерыйная вытворчасць. Без пастаяннага патоку гэтых газаў у паўправадніках вытворчасці, лініі спыняюцца. Гэта так проста. Вось чаму менеджэры па закупках, такія як Эрык Мілер, пастаянна сочаць за ланцуг паставак для збояў.

Чаму газы высокай чысціні з'яўляюцца асновай выхаду паўправаднікоў?

Я не магу падкрэсліць гэта: чысціня - гэта ўсё.

Калі мы гаворым пра газы высокай чысціні, мы не гаворым пра «прамысловы клас», які выкарыстоўваецца для зваркі. Гаворка ідзе пра чысціню 5N (99,999%) або 6N (99,9999%).

чаму? Таму што а паўправадніковы прыбор мае асаблівасці, вымераныя ў нанаметрах. Адна малекула металічнай прымешкі або невялікая колькасць вільгаці (H2O) можа выклікаць кароткае замыканне або прадухіліць прыліпанне пласта.

• Вільготнасць: Рэагуе з фтор для стварэння HF, які раз'ядае сістэму падачы газу.
• кісларод: Бескантрольна акісляе крэмній.
• Цяжкія металы: Разбурыць электрычныя ўласцівасці транзістара.

Наша задача як пастаўшчыка - гарантаваць, што ксенон высокай чысціні або Электронны клас закісу азоту вы атрымліваеце адпавядае строгім галіновыя стандарты. Для выяўлення мы выкарыстоўваем удасканаленую газавую храматаграфію слядовыя прымешкі да частак на мільярд (ppb). Для пакупніка прагляд Сертыфіката аналізу (COA) - гэта не проста дакументы; гэта гарантыя таго, што іх выраб паўправаднікоў не сутыкнецца з катастрафічным падзеннем ураджайнасці.

Як прамысловасць кіруе выкідамі парніковых газаў і GWP?

У пакоі ёсць слон: навакольнае асяроддзе. Многія фтарыраваныя газы мець высокі Патэнцыял глабальнага пацяплення (GWP). напрыклад, Гексафтарыд серы (SF6) з'яўляецца адным з самых магутныя парніковыя газы вядомы чалавеку, з GWP у тысячы разоў вышэй, чым CO2.

The прамысловасць вытворчасці паўправаднікоў знаходзіцца пад велізарным ціскам, каб паменшыць свой вугляродны след. Гэта прывяло да двух асноўных зрухаў:

1. Скарачэнне: фабрыкі усталёўваюць масіўныя "спальвальныя скрыні" або скрубберы на сваіх выхлапных лініях. Гэтыя сістэмы разбураюць нерэагуючыя парніковы газ перад выкідам у атмасферу.
2. Замена: Даследчыкі шукаюць альтэрнатыву тручэнне газы з больш нізкім ПГП. Аднак знайсці малекулу, якая працуе гэтак жа добра, як C4F8 або SF6 без уздзеяння на навакольнае асяроддзе, хімічна складана.

Трифторид азоту быў крокам у правільным кірунку для ачысткі, таму што ён ламаецца лягчэй, чым старыя PFC, што прыводзіць да меншага агульнага выкід калі сістэмы ачысткі працуюць правільна. Скарачэнне выкіды парніковых газаў гэта ўжо не проста піяр-ход; гэта нарматыўнае патрабаванне ў ЕС і ЗША.

Ці ўразлівая ланцужок паставак паўправаднікоў да недахопу спецыяльнага газу?

Калі апошнія некалькі гадоў чамусьці нас і навучылі, дык гэта таму ланцуг паставак з'яўляецца далікатным. Вытворцы паўправаднікоў сутыкнуліся з недахопам усяго, ад неонавых да фторпалімераў.

Пастаўка газ фтор і яго вытворных залежыць ад здабычы плавіковага шпату (фтарыду кальцыю). Кітай з'яўляецца галоўнай сусветнай крыніцай гэтай сыравіны. Калі геапалітычная напружанасць узрастае або лагістычныя маршруты забіваюцца, іх даступнасць мае вырашальнае значэнне тэхналагічныя газы падае, а кошты імкліва растуць.

Для такога пакупніка, як Эрык, страх перад «форс-мажорамі» рэальны. Каб змякчыць гэта, кемлівыя кампаніі дыверсіфікуюць сваіх пастаўшчыкоў. Яны шукаюць партнёраў, якія валодаюць сваімі ізатанкі і стварылі лагістычныя сеткі. Надзейнасць ст лагістыка гэтак жа важная, як і чысціня газу. Вы можаце мець самае чыстае газ C4F8 у свеце, але калі ён затрымаўся ў порце, ён бескарысны для фаб.

Якія пратаколы бяспекі пры працы з фтарыдам вадароду і іншымі таксічнымі матэрыяламі?

Бяспека з'яўляецца асновай нашай галіны. Многія фторзмяшчальныя газы таксічныя, задушлівыя або вельмі рэактыўныя. Фтарыд вадароду (HF), які часта выкарыстоўваецца пры мокрым тручэнні або ўтвараецца ў якасці пабочнага прадукту, асабліва небяспечны. Ён пранікае ў скуру і атакуе касцяную структуру.

Абыходжанне з гэтымі матэрыяламі патрабуе строгай падрыхтоўкі і спецыяльнага абсталявання.

• цыліндры: Павінен быць сертыфікаваны DOT/ISO і рэгулярна правярацца на наяўнасць унутранай карозіі.
• Клапаны: Мембранныя клапаны выкарыстоўваюцца для прадухілення ўцечкі.
• Датчыкі: Паўправадніковыя заводы пакрытыя датчыкамі выяўлення газу, якія выклікаюць сігнал трывогі пры найменшай уцечцы.

Калі мы напаўняем цыліндр Электронны клас закісу азоту або таксічны травільнік, мы ставімся да яго як да зараджанай зброі. Мы гарантуем, што цыліндр адшліфаваны знутры для прадухілення траплення цвёрдых часціц і што клапан зачынены вечкам і герметычны. Для нашых кліентаў, ведаючы, што газ-носьбіт або пратручвальнік прыбывае ў бяспечнай, сумяшчальнай упакоўцы - значная палёгка.

Што чакае наперадзе для матэрыялаў, якія выкарыстоўваюцца ў працэсе вытворчасці паўправаднікоў?

The вытворчасць паўправаднікоў дарожная карта агрэсіўная. Калі мікрасхемы пераходзяць на 3D-структуры, такія як транзістары Gate-All-Around (GAA), складанасць тручэнне і ачыстка павялічваецца. Мы бачым попыт на больш экзотыкі фтарыраваны газ сумесі, якія могуць вытравіць глыбокія, вузкія адтуліны з атамнай дакладнасцю.

Атамна-пластовае тручэнне (ALE) гэта новы метад, які выдаляе матэрыял па адным атамным слоі. Гэта патрабуе неверагодна дакладнай дазоўкі рэактыўныя газы. Больш за тое, імкненне да «экалагічнай» вытворчасці, хутчэй за ўсё, прывядзе да прыняцця новага хімія фтору які прапануе аднолькавую прадукцыйнасць з меншай ПГП.

Будучыня належыць тым, хто можа інавацыі як у сінтэзе газу, так і ў ачыстцы. Як паўправадніковыя матэрыялы развівацца, газы, якія выкарыстоўваюцца для іх фарміравання, таксама павінны развівацца.

Ключавыя вывады

• Фтор неабходны: Хімія фтору з'яўляецца ключавым фактарам для тручэнне і чыстыя крокі ў вытворчасць паўправаднікоў.
• Чысціня - цар: Высокай чысціні (6N) не падлягае абмеркаванню, каб прадухіліць дэфекты і забяспечыць стабільнасць працэсу.
• Разнастайнасць газаў: Розныя газы, такія як CF4, SF6 і Трифторид азоту выконваць пэўныя ролі ў фабрыкацыя.
• Уздзеянне на навакольнае асяроддзе: Кіраванне выкіды парніковых газаў і паслабленне з'яўляецца найважнейшай праблемай галіны.
• Бяспека паставак: Надзейны ланцуг паставак і надзейныя партнёры неабходныя, каб пазбегнуць спынення вытворчасці.

У Jiangsu Huazhong Gas мы разумеем гэтыя праблемы, таму што сутыкаемся з імі кожны дзень. Ці трэба Ксенон высокай чысціні для вашага найноўшага працэсу тручэння або надзейнай дастаўкі стандартных прамысловых газаў, мы тут, каб падтрымаць тэхналогію, якая будуе будучыню.