Oleme Hiinas juhtinud tehast, mis on spetsialiseerunud tööstusgaaside tootmisele. Oma vaatenurgast olen olnud tunnistajaks tehnoloogia uskumatule arengule, mis põhineb sellel, mida enamik inimesi kunagi ei näe: ülikõrge puhtusastmega gaasid. Teie telefonis, arvutis ja autos olevad pisikesed mikrokiibid on moodsa tehnika imed, kuid nende loomine on võimatu ilma nende erigaaside täpse ja veatu tarnimiseta.

Mõistate kvaliteedi ja usaldusväärse tarneahela tähtsust, kuid võite küsida miks pooljuhtgaaside standardid on nii astronoomiliselt kõrged. Miks peab argooni saadetis olema 99,9999% puhtusega? See juhend tõmbab pooljuhtide valmistamise maailma eesriide ette. Uurime konkreetseid kasutatavaid gaase, mida nad teevad ja miks on nende puhtus kõige olulisem tegur. Lõpuks mõistate hangitud tooteid palju selgemalt ja olete paremini valmis nende väärtust oma klientidele edastama.

Miks on erigaasid pooljuhtide valmistamise jaoks nii kriitilised?

Kujutage ette pilvelõhkuja ehitamist, kus üksainus valesti paigutatud liivatera võib põhjustada kogu konstruktsiooni kokkuvarisemise. See on täpsustase, mida nõutakse pooljuhtide tootmine tööstusele. Selle tööstuse "ehituskivid" ei ole tellised ja mört, vaid aatomid ning "tööriistad" on sageli väga spetsiifilised gaasid. Kogu väljamõeldis an integraallülitus toimub mikroskoopilisel skaalal, kus materjalikihid, mis on sageli vaid mõne aatomi paksused, sadestatakse või söövitatakse sellest eemale. räni vahvel.

Need pooljuhtprotsessid on uskumatult tundlikud. Kõik soovimatud osakesed või kemikaalid ebapuhtus võib häirida mikrokiibi õrna arhitektuuri, muutes selle kasutuks. See on koht kasutatakse gaase. Need loovad ülipuhta keskkonna, pakuvad toorainet uutele kihtidele ja toimivad keemiliste "skalpellidena", mis loovad elektri keerulisi radu. The pooljuhtide tootmisprotsess on keeruline tants keemilised reaktsioonid, ja gaasid on peatantsijad. Ilma nende gaaside pideva, usaldusväärse ja erakordselt puhta tarneta poleks tänapäevast elektroonikat lihtsalt olemas.

The pooljuhtide tootmisel kasutatavad gaasid ei ole teie standardsed tööstustooted. Need on konstrueeritud nii, et need vastaksid raskesti mõistetavatele puhtustasemetele, mida mõõdetakse sageli osades miljardi kohta või isegi osades triljoni kohta. Seda seetõttu, et jõudlus pooljuhtseadmed on otseselt seotud nende aatomistruktuuri täiuslikkusega. Reaktiivne hapniku või veeauru molekul, mis peaks olema inertne gaas võib põhjustada oksüdatsiooni, muutes elektrilised omadused vooluringi ja põhjustab defekte. See on põhjus, miks spetsiaalne gaasitööstus on tehnoloogiamaailma jaoks ülioluline.

Millised on peamised pooljuhtide tootmises kasutatavate gaaside kategooriad?

Kui me räägime gaasid pooljuhtide tootmises, jagunevad need oma funktsiooni alusel üldiselt mõnesse võtmekategooriasse. Nende rühmade mõistmine aitab selgitada igaühe rolli gaas mängib kompleksis tootmisprotsess. See ei ole ainult üks või kaks gaasi; kaasaegne pooljuht fab nõuab üle 30 erineva gaasid ja segud toimima.

Esiteks on need lahtised gaasid. Need on tööhobused, mida kasutatakse kogu rajatises suurtes kogustes. Mõelge neile kui fabi põhiatmosfääre. Kõige tavalisemad on:

• Lämmastik (N2): Kasutatakse kambrite ja seadmete puhastamiseks saasteainete eemaldamiseks ja inertse keskkonna loomiseks.
• Hapnik (O2): Kasutatakse kvaliteetsete ränidioksiidi (SiO₂) kihtide kasvatamiseks, mis toimivad isolaatoritena.
• Vesinik (H₂): Kasutatakse pindade puhastamiseks ja spetsiaalselt ladestumine protsessid.
• Argoon (Ar): An inertgaas kasutatakse stabiilse keskkonna loomiseks selliste protsesside jaoks nagu pritsimine.

Järgmised on spetsiaalsed gaasid, tuntud ka kui elektroonilised erigaasid. Need on sageli väga spetsiifilised reaktiivne või ohtlikud gaasid, mis täidavad söövitamise ja sadestamise kriitilisi ülesandeid. Neid kasutatakse väiksemates kogustes, kuid need on palju kallimad ja nõuavad äärmiselt hoolikat käsitsemist. Neid saab omakorda jagada järgmistesse rühmadesse:

• Sadestusgaasid: Need gaasid, nagu silaan (SiH₄), on kiibi kihtide ehitamiseks kasutatud materjali allikaks. Nad lagunevad ja ladestuvad a õhuke kile materjali peale räni vahvel.
• Söövitavad gaasid: Need on reaktiivsed gaasid kasutatakse materjali valikuliseks eemaldamiseks. Näited hõlmavad fluoriühendeid nagu süsiniktetrafluoriid (CF4) ja vesinikkloriid (HCl). Neid kasutatakse söövitusprotsess vooluringi mustrite nikerdamiseks.
• Dopantgaasid: Neid gaase kasutatakse "dopeerimiseks". räni, mis tähendab tahtlikku konkreetset tutvustamist ebapuhtus (a dopant), et seda muuta elektrilised omadused. See on transistoride loomisel ülioluline. Levinud lisandigaasid hõlmavad arsiini (AsH3) ja fosfiini (PH3).

Kuidas toimib lämmastikgaas pooljuhtfabide tööjõuna?

Kui peaksite kõndima läbi a pooljuhtide valmistamine rajatis, kõige levinum gaas te kokku puutuksite on Lämmastik. Kuigi see ei osale alati peamises keemilised reaktsioonid mis kiibi ehitavad, on selle roll nende reaktsioonide õnnestumiseks vajalike tingimuste loomisel ülimalt oluline. Kasutatakse lämmastikku eelkõige selle inertsuse pärast; see ei reageeri kergesti teiste elementidega, mistõttu on see täiuslik "täiteaine" gaas.

Peamine kasutusala Lämmastik on puhastamises ja inertse atmosfääri loomises. Enne mis tahes sensitiivset pooljuhtprotsess võib alata, peab kamber olema täiesti puhas saasteainetest, nagu hapnik, veeaur ja tolm. Kõrge puhtusastmega Lämmastik loputatakse läbi kambri, et need soovimatud elemendid välja lükata. See hoiab ära juhusliku oksüdatsiooni või muud reaktsioonid, mis rikuksid vahvel. Sama põhimõtet rakendatakse kaasas olevate tööriistade ja transpordikabiinide (tuntud kui FOUP-id) puhul räniplaadid erinevate etappide vahel tootmisprotsess.

Lisaks Lämmastik mängib kriitilist rolli fotolitograafia, vooluringi kujunduse vahvlile printimise protsess. Kaasaegses sügav ultraviolettkiirguses (DUV) litograafia, ruum objektiivi ja vahvel on täidetud ülipuhtaga Lämmastik (või Argoon), et võimaldada lühikese lainepikkusega valgust läbida, ilma et õhk neelaks. Ilma selle inertse keskkonnata oleks protsess võimatu. Minu kogemuse kohaselt on tootmisettevõtetele tarnimisel nõudlus pideva, suure mahu ja kõrge puhtusastmega toote järele Lämmastik tarne ei ole läbiräägitav.

Millist rolli mängib argoon täiusliku keskkonna loomisel?

Nagu lämmastik, Argoon on aadlik gaas, mis tähendab, et see on keemiliselt inertne. Siiski Kasutatakse argooni spetsiifiliste rakenduste jaoks, kus selle suurem aatomkaal annab eelise. Üks neist kõige olulisematest rakendustest on pihustussadestamine või pihustamine. See on füüsiline aur ladestamise protsess kasutatakse õhukeste metallkilede paigaldamiseks, mis moodustavad juhtmestiku integraallülitus.

Pihustamisel rakendatakse kõrgepinge vaakumkambrisse, mis on täidetud Gaas argoon. See loob positiivselt laetud plasma Argoon ioonid. Neid ioone kiirendatakse ja need purunevad "sihtmärgiks", mis on valmistatud metallist, mida tahame sadestada (nagu vask või alumiinium). Kokkupõrke jõud lööb sihtmärgilt maha metalliaatomid, mis seejärel lendavad üle kambri ja katavad räni vahvel õhukese ühtlase kihina. Argoon sobib selleks suurepäraselt, sest see on piisavalt raske sihtaatomite tõhusaks eemaldamiseks, kuid keemiliselt piisavalt inertne, et ei reageeriks metallkilega, mida see luua aitab. See pakub täiuslikku keskkond metallide pihustussadeseks.

Teine oluline kasutusala Argoon on plasmasöövitamisel. Selles söövitusprotsess, Argoon segatakse sageli a reaktiivne söövitaja gaas. The Argoon aitab stabiliseerida plasmat ja füüsiliselt pommitada pinda, aidates kaasa keemilisele söövitamisele ja luues materjalis täpsemaid vertikaalseid lõikeid. Usaldusväärne tarne Argooni gaasiballoonid on ülioluline kõigi metalliseerimist või täiustatud söövitamist teostavate rajatiste jaoks.

Kas saate selgitada, kuidas vesinikku sadestamiseks ja puhastamiseks kasutatakse?

Kuigi lämmastikku ja argooni hinnatakse reaktsioonivõimetuse tõttu, Vesinik hinnatakse kõrgelt reaktiivne, kuid väga puhtalt ja kontrollitult. Kasutatakse vesinikku ulatuslikult sisse pooljuhtide tootmine pindade puhastamiseks ja teatud tüüpi pindade puhastamiseks ladestumine nimetatakse epitaksiaalseks kasvuks. Selle väike aatomi suurus võimaldab sellel tungida ja reageerida viisil, mida teised gaasid ei suuda.

Enne uue kihi kasvatamist a vahvel, pind peab olema täiesti puhas kuni aatomitasemeni. Vesinik gaas kasutatakse kõrgtemperatuurilises protsessis, mida nimetatakse "vesiniku küpsetamiseks", et eemaldada kõik natiivse oksiidi (õhuke, looduslikult esinev ränidioksiidi kiht), mis on moodustunud räni pinnale. The vesinik reageerib hapnikuga, moodustades veeauru (H2O), mis seejärel pumbatakse kambrist välja, jättes puhta vee räni pind on järgmiseks sammuks valmis.

Vesinik on ka võtmekomponent epitaksiaalne kasv (või "epi"), protsess, mille käigus kasvab välja ühekristalliline kiht räni peal räni vahvel. Sellel uuel kihil on täiuslik kristallstruktuur ja see on täpselt juhitud dopant tasemed. Vesinik toimib kandjana gaas jaoks räni allikas gaas (nagu silaan või triklorosilaan). Samuti tagab see puhta kasvukeskkonna, eemaldades kõik hulkuvad hapnikuaatomid. Selle epitaksiaalse kihi kvaliteet on tipptasemel protsessorite jõudluse jaoks ülioluline, muutes selle puhtuse Vesiniku silinder pakkumine täiesti kriitiline.

Mis on söövitusgaasid ja kuidas nad mikroskoopilisi vooluringe lõikavad?

Kui sadestamine seisneb kihtide moodustamises, siis söövitamise eesmärk on nende valikuline nikerdamine, et luua vooluringi mustrid. Mõelge sellele kui mikroskoopilisele skulptuurile. Pärast mustri määratlemist kasutades fotolitograafia, söövitaja pakkumiseks kasutatakse gaase keemilised vahendid materjali eemaldamiseks kaitsmata aladelt vahvel. See on üks keerulisemaid ja kriitilisemaid samme kiibi tootmine.

The söövitamisel kasutatud gaasid protsessis on tavaliselt fluori-, kloori- või broomipõhised ühendid. Valik gaas oleneb söövitavast materjalist.

• Fluoripõhised gaasid (nt CF4, SF₆, NF₃) sobivad suurepäraselt söövitamiseks räni ja ränidioksiid.
• Klooripõhised gaasid (nt Cl2, BCl3, HCl) kasutatakse sageli metallide nagu alumiiniumi söövitamiseks.

Need reaktiivsed gaasid viiakse plasmakambrisse. Plasma purustab gaas molekulid üksteisest kõrgeks reaktiivne ioonid ja radikaalid. Need radikaalid reageerivad seejärel selle pinnaga vahvel, moodustades uue lenduva ühendi, mida saab kergesti ära pumbata, nii et "söövitatakse" materjal. Nõutav täpsus on tohutu; eesmärk on etch otse alla (anisotroopselt), ilma mustrilist kihti alla lõikamata. Kaasaegne pooljuhtmaterjalid kasutada kompleksi gaasisegud ja selle saavutamiseks hoolikalt kontrollitud plasmatingimusi.

Mis on keemiline aurustamine-sadestamine (CVD) ja millised gaasid on sellega seotud?

Keemiline aurustamine-sadestamine (CVD) on nurgakivi ladestamise protsess sisse pooljuhtide tootmine. See on peamine meetod, mida kasutatakse erinevate isoleerivate ja juhtivate õhukeste kilede loomiseks, mis moodustavad a pooljuhtseade. Põhiidee on voolata a gaas (või gaasisegu) kuumutatud pannil vahvel. Kuumus põhjustab gaas reageerida või laguneda vahvli pinnal, jättes maha soovitud materjalist tahke kile.

Kõik need reaktsioonid nõuavad uskumatult stabiilseid tingimusi ja äärmiselt kõrge puhtusastmega gaasid. Näiteks polüränikihi sadestamisel, kasutades silaani, mis tahes hapnikku ebapuhtus aastal gaas vool põhjustaks selle asemel ränidioksiidi moodustumist, mis rikuks kihi juhtivaid omadusi. Seetõttu keskendume tarnijana nii palju sellele puhastamine ja nende analüüs ladestusgaasid. Kogu raamatukogu Suure puhtusastmega erigaasid pakume on suunatud nende rangete nõuete täitmisele.

Miks on ülikõrge puhtus pooljuhtgaaside puhul kõige olulisem tegur?

Ma ei saa seda üle tähtsustada: aastal pooljuhtide tööstus, puhtus on kõik. Termin kõrge puhtusastmega ei tähenda 99% ega isegi 99,9%. Sest pooljuhtgaasid, me räägime ülikõrge puhtusastmega (UHP), mis on tavaliselt 99,999% (mida sageli nimetatakse viieks üheksaks) või rohkem. Mõnele kriitilisele protsessigaasid, võib nõue olla 99,9999% ("kuus üheksa") või isegi suurem. Põhjus on lihtne: saasteained tapavad jõudlust.

Kaasaegse mikrokiibi funktsioone mõõdetakse nanomeetrites (meetri miljardites osades). Sellel skaalal on üksik võõrosake või soovimatu molekul nagu rändrahn keset kiirteed. An ebapuhtus saab:

• Muuda elektrilisi omadusi: Hulkuv naatriumiioon võib muuta transistori lävipinget, mis põhjustab selle valel ajal sisse või välja lülitumise.
• Struktuurivigade loomine: Hapniku molekul võib epitaksiaalse kasvu käigus häirida täiuslikku kristallvõre, tekitades elektronide voolu takistava "dislokatsiooni".
• Lühise põhjused: Metalliosake võib sildada kahte kõrvuti asetsevat juhtivat joont, tekitades lühise.
• Vähenda saagist: Mida rohkem on saasteaineid, seda suurem on defektsete laastude arv vahvel, mis mõjutab otseselt kasumlikkust.

Seetõttu on meie tootjana suurim investeering puhastus- ja analüüsiseadmetesse. Iga partii gaasivirre testida, et tagada selle vastavus meie klientide nõutavatele osade miljardi kohta (ppb) või osade triljoni kohta (ppt) spetsifikatsioonidele. The nõudlus kõrge puhtusastmega gaaside järele on see, mis juhib kogu spetsiaalne gaasiturg elektroonika jaoks.

Kuidas tagame kõrge puhtusastmega gaaside kvaliteedi ja usaldusväärse tarnimise?

Marki-suguse hankeametniku jaoks on see kõige olulisem küsimus. Suurepärane hind on mõttetu, kui gaas kvaliteet on ebaühtlane või saadetis hilineb. Olen kuulnud õuduslugusid: tarnijad, kes esitavad petturlikke analüüsisertifikaate või saadetisi spetsiaalsed gaasid nädalaid tollis, mistõttu tootmisliin seiskus. Nende valupunktide käsitlemine on meie ärifilosoofia keskmes.

Kvaliteedi tagamine algab sellest puhastamine protsessi. Kasutame lisandite jälgede eemaldamiseks täiustatud süsteeme, nagu krüogeenne destilleerimine ja spetsiaalsed adsorbentmaterjalid. Kuid protsess ei lõpe sellega. Kõige kriitilisem samm on kontrollimine. Kasutame iga üksiku ballooni enne tarnimist testimiseks tipptasemel analüütilisi instrumente, nagu gaasikromatograaf-massispektromeetrid (GC-MS). Pakume oma klientidele iga partii kohta üksikasjalikku ja autentset analüüsisertifikaati (COA), mis tagab gaasi puhtus.

A usaldusväärne tarne kett on võrrandi teine ​​pool. See hõlmab järgmist:

• Tugev silindri ettevalmistamine: Silindrid jaoks ülikõrge puhtusastmega gaasid läbima spetsiaalse puhastus- ja passiveerimisprotsessi, et anum ise ei saastaks gaas.
• Arukas logistika: Teeme koostööd kogenud logistikapartneritega, kes mõistavad kõrgsurve ja mõnikord ohtlike materjalide rahvusvahelise transportimise eeskirju. Tagame kogu vajaliku dokumentatsiooni sujuva tollivormistuse tagamiseks.
• Selge suhtlus: Meie müügi- ja tugimeeskonnad on koolitatud regulaarselt värskendusi pakkuma. Te teate alati oma tellimuse olekut alates tootmisest kuni lõpliku tarnimiseni. Me mõistame, et see on etteaimatav kõrge puhtusastmega gaaside tarnimine on oluline, et meie kliendid saaksid ise oma tootmisgraafikuid hallata. Pakume isegi erinevaid gaasisegu valikud konkreetsete protsessivajaduste rahuldamiseks.

Mida toob tulevik pooljuhtide tööstuse gaaside jaoks?

The pooljuhtide tööstus ei seisa kunagi paigal. Nagu Moore'i seadus ennustab, püüavad kiibitootjad pidevalt luua väiksemaid, kiiremaid ja võimsamaid seadmeid. See järeleandmatu uuendus mõjutab otseselt gaasid ja segud kasutatakse nende valmistamisel. Kui me liigume järgmise põlvkonna pooljuhid tehnoloogia, mille objektide suurus kahaneb vaid mõne nanomeetrini, muutuvad gaasi puhtuse nõuded veelgi äärmuslikumaks.

Me näeme suundumust uute materjalide poole kaugemale räni, nagu galliumnitriid (GaN) ja ränikarbiid (SiC), mis nõuavad uusi ja erinevaid protsessigaasid söövitamiseks ja sadestamiseks. Samuti liigutakse keerulisemate 3D-arhitektuuride poole, nagu FinFET ja Gate-All-Around (GAA) transistorid, mis nõuavad veelgi suuremat täpsust. ladestumine ja etch sammud. See tähendab, spetsiaalne gaas tööstus peab pidevalt uuendusi tegema, et arendada uusi molekule ja saavutada veelgi kõrgemaid molekule puhastamine.

Minu kui tarnija vaatenurgast on tulevik partnerluses. Enam ei piisa ainult silindri müümisest gaas. Peame oma klientidega tihedat koostööd tegema elektroonika tootmine sektoris, et mõista nende tulevikutehnoloogia tegevuskavasid. See võimaldab meil ette näha vajadust uue järele kõrge puhtusastmega gaasid ning investeerima nende tarnimiseks tootmis- ja analüüsivõimetesse. The nähtamatud kangelased pooljuht maailm – gaasid – on jätkuvalt tehnoloogilise arengu esirinnas.

Võtmed kaasavõtmiseks

Kui hankite nõudlikule pooljuhtide turule tööstusgaase, pidage meeles järgmist:

• Puhtus on esmatähtis: Üks kõige kriitilisem tegur on ülikõrge puhtusastmega. Saasteained, isegi osade miljardite kohta, võivad põhjustada seadme katastroofilisi rikkeid ja vähendada tootmismahtu.
• Gaasidel on spetsiifilised ülesanded: Gaasid ei ole omavahel asendatavad. Need on väga spetsiifilised tööriistad, mida kasutatakse erinevate protsesside jaoks, nagu inertse atmosfääri loomine (lämmastik, argoon), ehituskihtide (ladestusgaasid nagu silaan) ja nikerdusahelad (söövitavad gaasid nagu CF4).
• Tarneahel on kriitiline: Usaldusväärne tarnija teeb enamat kui lihtsalt toote müüki. Nad tagavad kvaliteedi läbi range testimise, annavad autentseid sertifikaate, haldavad keerulist logistikat ja hoiavad selget suhtlust, et vältida kulukaid tootmisviivitusi.
• Tehnilised teadmised lisavad väärtust: Arusaamine miks teatud gaas kasutatakse ja miks selle puhtus on ülioluline, mis võimaldab teil olla tõhusam partner oma klientidele, õigustades kvaliteeti ja luues pikaajalist usaldust.
• Tööstus areneb: Väiksemate ja võimsamate kiipide poole püüdlemine tähendab nõudlust uute, veelgi puhtamate kiipide järele spetsiaalsed gaasid kasvab ainult edasi. Partnerlus tulevikku vaatava tarnijaga on eesotsas püsimise võti.