Kaasaegne maailm töötab kiipidega. Taskus olevast nutitelefonist kuni kosmosetehnika juhtimissüsteemideni – pisikesed pooljuhtseade on digiajastu laulmata kangelane. Aga mis on kangelane kangelase taga? See on erigaaside nähtamatu, sageli lenduv maailm. Täpsemalt fluori keemia mängib keskset rolli pooljuhtide tootmine protsess, mida lihtsalt ei saa asendada.

Kui juhite tarneahelat või jälgite toote kvaliteeti a pooljuht valukoda, teate, et veapiir on null. Üksainus niiskuse tõus või mikroskoopiline osake võib mitme miljoni dollari suuruse tootmistsükli rikkuda. See artikkel sukeldub sügavale rolli fluori sisaldav gaasid – miks me neid kasutame, spetsiifiline keemia, mis muudab need tõhusaks, ning tarneahela stabiilsuse ja puhtuse kriitiline tähtsus. Uurime, kuidas need kõrge puhtusastmega gaasid kasutatakse sisse etch ja deponeerimisetapid ning miks on nende hankimine usaldusväärselt partnerilt kõige olulisem otsus, mille saate sel aastal teha.

Miks on pooljuhtide tööstus nii sõltuv fluori sisaldavatest gaasidest?

Et mõista, pooljuhtide tööstus, peate vaatama perioodilisustabelit. Räni on lõuend, kuid fluor on pintsel. The pooljuhtide valmistamine protsess hõlmab materjalide kihtide ehitamist ja seejärel nende valikulist eemaldamist ahelate loomiseks. Seda eemaldamisprotsessi nimetatakse söövitamiseks.

Fluor on kõige elektronegatiivsem element. Lihtsamalt öeldes on see elektronide järele uskumatult näljane. Kui tutvustame fluor gaas või fluoritud ühendid plasmakambrisse reageerivad fluoriaatomid agressiivselt räniga ja ränidioksiid. See keemiline reaktsioon muudab tahke räni lenduvateks gaasideks (nagu ränitetrafluoriid), mida saab kergesti ära pumbata. Ilma selle keemilise reaktsioonivõimeta ei saaks me luua tänapäevaste jaoks vajalikke mikroskoopilisi kaevikuid ja kontaktavasid. elektroonikaseadmed.

sisse suuremahuline tootmine, kiirus ja täpsus on kõik. Fluori sisaldavad gaasid tagavad kõrge söövituskiiruse, mis on vajalik läbilaskevõime säilitamiseks, pakkudes samal ajal selektiivsust ühe materjali lõikamiseks ilma selle all olevat kihti kahjustamata. See on delikaatne tasakaalustamine keemia ja füüsika.

Mis teeb fluorikeemia ülitäpse söövitamise jaoks nii ainulaadseks?

Võite küsida, miks mitte kasutada kloori või broomi? Teeme seda teatud kihtide puhul. Siiski fluori keemia pakub ainulaadset eelist ränipõhiste materjalide söövitamisel. Side räni ja fluori vahel on uskumatult tugev. Millal fluori sisaldav Plasma tabab vahvlit, reaktsioon on eksotermiline ja spontaanne.

Maagia toimub plasma. Aastal a pooljuhtprotsess kambris rakendame kõrget energiat stabiilsele gaasile nagu süsiniktetrafluoriid (CF4) või väävelheksafluoriid (SF6). See purustab gaasi, vabastades reaktiivse fluor radikaalid. Need radikaalid ründavad selle pinda vahvel.

"Täpsus etch määrab kiibi jõudluse. Kui teie gaasi puhtus kõigub, kõigub ka söövitusmäär ja saagis jookseb kokku."

See viib kontseptsioonini anisotroopne söövitus – lõikamine otse alla, külili söömata. Segamise teel fluor teistega protsessigaasid, saavad insenerid kaeviku profiili suurepäraselt juhtida. See võimalus on oluline, kui liigume väiksematesse sõlmedesse (7 nm, 5 nm ja alla selle), kus isegi nanomeetrine kõrvalekalle on rike.

Kuidas juhivad pooljuhtide tootmise gaasid täiustatud söövitusprotsesse?

Söövitamise protsessid on skulptuuritööriistad fabs. Seal on kaks peamist tüüpi: märgsöövitus (kasutades vedelaid kemikaale nagu vesinikfluoriid) ja kuivsöövitus (kasutades plasmat). Kaasaegne täiustatud pooljuht sõlmed tuginevad peaaegu eranditult kuivplasma söövitamisele, kuna see on palju täpsem.

Tüüpilises vormis plasma söövitus järjestus, a fluoritud gaas tutvustatakse. Vaatame kasutatud sorti:

• Süsiniktetrafluoriid (CF4): Oksiidsöövitamise tööhobune.
• Oktafluorotsüklobutaan (C4F8): Kasutatakse polümeerikihi ladestamiseks kaeviku külgseintele, kaitstes neid põhja sügavamale söövitamise ajal.
• Väävelheksafluoriid (SF6): Tuntud ülikiire räni söövituskiiruse poolest.

Omavaheline suhtlus plasma ja substraat on keeruline. See hõlmab füüsilist pommitamist ioonidega ja keemilist reaktsiooni radikaalidega. The pooljuhtide tootmisseadmed peab rangelt kontrollima nende gaaside voolu, rõhku ja segu. Kui spetsiaalne gaas sisaldab lisandeid nagu niiskus, võib see moodustada vesinikfluoriidhapet väljastustorudes või kambris, põhjustades korrosiooni ja osakeste defekte.

Miks on lämmastiktrifluoriid kambrite puhastamise rakenduste kuningas?

Kuigi söövitamine ja puhastamine käsikäes, tootmisseadmete puhastamine on sama oluline kui vahvli töötlemine. ajal Keemiline aurustamine-sadestamine (CVD), materjalid nagu räni või volfram sadestatakse vahvlile. Kuid need materjalid katavad ka kambri seinu. Kui see jääk koguneb, siis see ketendub ja kukub vahvlitele, põhjustades defekte.

Sisestage Lämmastiktrifluoriid (NF3).

Aastaid tagasi kasutas tööstus fluoritud kasvuhoone gaasid nagu C2F6 kambri puhastamiseks. NF3-st on aga saanud standard kambri puhastusprotsessid selle kõrge efektiivsuse tõttu. Kui NF3 laguneb kaugplasmaallikas, tekitab see tohutul hulgal fluori aatomid. Need aatomid puhastavad kambri seinad puhtaks, muutes tahked jäägid gaasiks, mis pumbatakse välja.

Lämmastiktrifluoriid on eelistatud, kuna sellel on kõrgem kasutusmäär (tegelikult kasutatakse rohkem gaasi) ja madalamad heitkogused võrreldes vanematega puhastusvahendid. Rajatise haldaja jaoks tähendab see vähem seisakuid hoolduseks ja kiiremat läbilaskevõimet.

Millised fluoritud ühendid on suuremahulise tootmise jaoks olulised?

The pooljuhtide tarneahel tugineb konkreetsete korvile fluori sisaldavad gaasid. Igal neist on konkreetne "retsept" või rakendus. Kell Jiangsu Huazhongi gaas, näeme suurt nõudlust järgmiste asjade järele:

Need fluoritud ühendid on elujõud suuremahuline tootmine. Ilma nende pideva vooluta gaasid pooljuhtides tootmine, liinid peatuvad. Nii lihtne see ongi. Seetõttu jälgivad ostujuhid, nagu Eric Miller, pidevalt tarneahel häirete eest.

Miks on kõrge puhtusastmega gaasid pooljuhtide saagise selgroog?

Ma ei saa seda piisavalt rõhutada: puhtus on kõik.

Kui me räägime kõrge puhtusastmega gaasid, me ei räägi keevitamiseks kasutatavast "tööstuslikust kvaliteedist". Me räägime 5N (99,999%) või 6N (99,9999%) puhtusest.

Miks? Sest a pooljuhtseade sellel on nanomeetrites mõõdetavad omadused. Üksik metallilisandi molekul või niiskus (H2O) võib põhjustada lühise või takistada kihi kleepumist.

• Niiskus: Reageerib koos fluor luua HF, mis korrodeerib gaasivarustussüsteemi.
• Hapnik: Oksüdeerib räni kontrollimatult.
• Raskmetallid: Hävitage transistori elektrilised omadused.

Tarnijana on meie ülesanne tagada, et kõrge puhtusastmega Xenon või Elektroonilise klassi dilämmastikoksiid saate vastab rangele tööstusstandardid. Kasutame tuvastamiseks täiustatud gaasikromatograafiat lisandite jälgi osadeni miljardi kohta (ppb). Ostja jaoks ei ole analüüsisertifikaadi (COA) nägemine lihtsalt paberimajandus; see on garantii, et nende pooljuhtide valmistamine ei seisa silmitsi katastroofilise saagikrahhiga.

Kuidas haldab tööstus kasvuhoonegaaside heitkoguseid ja GWP-d?

Ruumis on elevant: keskkond. Paljud fluoritud gaasid on kõrge Globaalse soojenemise potentsiaal (GWP). Näiteks Väävelheksafluoriid (SF6) on üks kõige enam tugevad kasvuhoonegaasid inimestele teadaolevalt, mille GWP on tuhandeid kordi suurem kui CO2.

The pooljuhtide töötlev tööstus on tohutu surve all oma süsiniku jalajälge vähendada. See on toonud kaasa kaks suurt nihet:

1. Vähendamine: Fabs paigaldavad oma väljalasketorudele massiivseid "põletuskaste" või pesureid. Need süsteemid lagundavad reageerimata kasvuhoonegaas enne kui see atmosfääri lastakse.
2. Asendamine: Teadlased otsivad alternatiivi etch madalama GWP-ga gaasid. Kuid sellise molekuli leidmine, mis toimiks sama hästi kui C4F8 või SF6, ilma keskkonnamõjuta, on keemiliselt keeruline.

Lämmastiktrifluoriid oli samm puhastamisel õiges suunas, sest see laguneb kergemini kui vanemad PFC-d, mille tulemuseks on üldiselt vähem emissioon kui vähendamissüsteemid töötavad korralikult. Vähendades kasvuhoonegaaside heitkogused ei ole enam lihtsalt PR-käik; see on EL-is ja USA-s regulatiivne nõue.

Kas pooljuhtide tarneahel on erigaasi puuduse suhtes haavatav?

Kui viimased aastad on meile midagi õpetanud, siis seda tarneahel on habras. Pooljuhtide tootjad on silmitsi seisnud puudusega kõigest neoonist kuni fluoropolümeerid.

Pakkumine fluor gaas ja selle derivaadid sõltuvad fluoriidi (kaltsiumfluoriidi) kaevandamisest. Hiina on selle tooraine peamine ülemaailmne allikas. Kui geopoliitilised pinged tõusevad või logistikamarsruudid ummistuvad, on nende kättesaadavus kriitiline protsessigaasid langeb ja hinnad tõusevad taevasse.

Ericu-suguse ostja jaoks on hirm "Force Majeure" ees tõeline. Selle leevendamiseks mitmekesistavad targad ettevõtted oma tarnijaid. Nad otsivad partnereid, kellel on oma iso-paagid ja on loonud logistikavõrgustikud. Usaldusväärsus sisse logistika on sama oluline kui gaasi puhtus. Saate kõige puhtama C4F8 gaas maailmas, kuid kui see on sadamas kinni, on see kasutu fab.

Millised on vesinikfluoriidi ja muude mürgiste materjalide käitlemise ohutusprotokollid?

Ohutus on meie tööstuse alustala. Paljud fluori sisaldav gaasid on kas mürgised, lämmatavad või väga reaktsioonivõimelised. Vesinikfluoriid (HF), mida sageli kasutatakse märgsöövitamisel või tekib kõrvalsaadusena, on eriti ohtlik. See tungib läbi naha ja ründab luu struktuuri.

Nende materjalide käsitsemine nõuab põhjalikku koolitust ja spetsiaalset varustust.

• Silindrid: Peab olema DOT/ISO sertifikaadiga ja regulaarselt kontrollitud sisemise korrosiooni suhtes.
• Klapid: Lekke vältimiseks kasutatakse membraanklappe.
• Andurid: Pooljuhtmaterjalid on kaetud gaasituvastusanduritega, mis käivitavad häireid vähimagi lekke korral.

Kui täidame ballooni Elektroonilise klassi dilämmastikoksiid või mürgine söövitaja, käsitleme seda nagu laetud relva. Tagame, et silinder on seest poleeritud, et vältida tahkete osakeste tekkimist, ning et klapp on korgiga ja tihendatud. Meie klientide jaoks, teades, et kandev gaas või söövitaja saabub ohutus, nõuetele vastavas pakendis, on suur kergendus.

Mis ootab ees pooljuhtide valmistamise protsessis kasutatavate materjalide puhul?

The pooljuhtide tootmine teekaart on agressiivne. Kuna kiibid liiguvad 3D-struktuuridesse, nagu Gate-All-Around (GAA) transistorid, muutub söövitamine ja puhastamine suureneb. Näeme nõudlust eksootilisema järele fluoritud gaas segud, mis võivad aatomi täpsusega söövitada sügavaid kitsaid auke.

Aatomikihi söövitus (ALE) on arenev tehnika, mis eemaldab materjali ühe aatomikihi korraga. See nõuab uskumatult täpset doseerimist reaktiivsed gaasid. Lisaks soodustab tung "rohelise" tootmise poole tõenäoliselt uute kasutuselevõttu fluori keemia mis pakub sama jõudlust madalamaga GWP.

Tulevik kuulub neile, kes suudavad teha uuendusi nii gaasi sünteesi kui ka puhastamise vallas. Nagu pooljuhtmaterjalid arenevad, peavad arenema ka nende kujundamiseks kasutatud gaasid.

Võtmed kaasavõtmiseks

• Fluor on hädavajalik: Fluori keemia on võti võimaldaja etch ja puhas astub sisse pooljuhtide tootmine.
• Puhtus on kuningas: Kõrge puhtusastmega (6N) ei ole läbiräägitav, et vältida defekte ja tagada protsessi stabiilsus.
• Erinevad gaasid: Erinevad gaasid nagu CF4, SF6 ja Lämmastiktrifluoriid teenima konkreetseid rolle väljamõeldis.
• Keskkonnamõju: Haldamine kasvuhoonegaaside heitkogused ja vähendamine on tööstusharu jaoks kriitiline väljakutse.
• Tarnekindlus: Tugev tarneahel tootmisseisakute vältimiseks on vaja usaldusväärseid partnereid.

Jiangsu Huazhong Gasis mõistame neid väljakutseid, sest elame nende järgi iga päev. Kas vajate Kõrge puhtusastmega ksenoon Teie uusima söövitusprotsessi või standardsete tööstusgaaside usaldusväärse tarnimise jaoks oleme siin, et toetada tulevikku loovat tehnoloogiat.