دنیای مدرن با تراشه ها کار می کند. از گوشی هوشمند در جیب شما گرفته تا سیستم های راهنمایی در مهندسی هوافضا دستگاه نیمه هادی قهرمان گمنام عصر دیجیتال است. اما قهرمان پشت قهرمان چیست؟ این دنیای نامرئی و اغلب فرار گازهای ویژه است. به طور مشخص، شیمی فلوئور نقش محوری در تولید نیمه هادی فرآیندی که به سادگی قابل جایگزینی نیست.

اگر شما یک زنجیره تامین را مدیریت می کنید یا بر کیفیت محصول نظارت می کنید نیمه هادی ریخته گری، می دانید که حاشیه خطا صفر است. یک افزایش رطوبت یا یک ذره میکروسکوپی می تواند یک تولید چند میلیون دلاری را خراب کند. این مقاله عمیقاً به نقش حاوی فلوئور گازها - چرا از آنها استفاده می کنیم، شیمی خاصی که آنها را موثر می کند و اهمیت حیاتی ثبات و خلوص زنجیره تامین. ما چگونگی اینها را بررسی خواهیم کرد گازهای با خلوص بالا در استفاده می شوند اچ کردن و مراحل سپرده گذاری، و اینکه چرا تامین آنها از یک شریک قابل اعتماد مهم ترین تصمیمی است که می توانید امسال بگیرید.

چرا صنعت نیمه هادی تا این حد به گازهای حاوی فلوئور وابسته است؟

برای درک صنعت نیمه هادی، باید به جدول تناوبی نگاه کنید. سیلیکون بوم است، اما فلوئور قلم مو است. را ساخت نیمه هادی فرآیند شامل ساخت لایه‌های مواد و سپس حذف انتخابی آنها برای ایجاد مدار است. این فرآیند حذف، اچینگ نامیده می شود.

فلوئور الکترونگاتیوترین عنصر است. به عبارت ساده، فوق العاده تشنه الکترون است. وقتی معرفی می کنیم گاز فلوئور یا ترکیبات فلوئوردار در یک محفظه پلاسما، اتم های فلوئور به شدت با سیلیکون واکنش نشان می دهند دی اکسید سیلیکون. این واکنش شیمیایی سیلیکون جامد را به گازهای فرار (مانند تترا فلوراید سیلیکون) تبدیل می کند که به راحتی می توان آنها را پمپ کرد. بدون این واکنش شیمیایی، ما نمی‌توانستیم ترانشه‌های میکروسکوپی و سوراخ‌های تماس مورد نیاز برای مدرن ایجاد کنیم. دستگاه های الکترونیکی.

در تولید با حجم بالا، سرعت و دقت همه چیز است. گازهای حاوی فلوئور نرخ بالای اچ مورد نیاز برای بالا نگه داشتن توان را فراهم می کند، در حالی که انتخاب پذیری را برای برش یک ماده بدون آسیب رساندن به لایه زیر آن ارائه می دهد. این یک عمل متعادل کننده ظریف است شیمی و فیزیک

چه چیزی شیمی فلوئور را برای حکاکی با دقت بالا منحصر به فرد می کند؟

ممکن است بپرسید چرا از کلر یا برم استفاده نمی کنید؟ ما برای لایه های خاصی انجام می دهیم. با این حال، شیمی فلوئور هنگام اچ کردن مواد مبتنی بر سیلیکون، یک مزیت منحصر به فرد ارائه می دهد. پیوند بین سیلیکون و فلوئور فوق العاده قوی است. چه زمانی حاوی فلوئور پلاسما به ویفر برخورد می کند، واکنش گرمازا و خود به خود است.

جادو اتفاق می افتد در پلاسما. در یک فرآیند نیمه هادی محفظه، ما انرژی بالایی را به گاز پایداری مانند تترا فلوراید کربن (CF4) یا هگزا فلوراید گوگرد (SF6) اعمال می کنیم. این گاز را از هم جدا می کند و واکنش را آزاد می کند فلوئور رادیکال ها این رادیکال ها به سطح بدن حمله می کنند ویفر.

"دقت از اچ کردن عملکرد تراشه را مشخص می کند. اگر خلوص گاز شما نوسان داشته باشد، نرخ اچ شما نوسان می کند، و بازده شما سقوط می کند."

این منجر به مفهوم ناهمسانگرد حکاکی - برش مستقیم بدون خوردن به پهلو. با مخلوط کردن فلوئور با دیگر گازهای فرآیند، مهندسان می توانند مشخصات سنگر را کاملاً کنترل کنند. این قابلیت با حرکت به گره های کوچکتر (7 نانومتر، 5 نانومتر و پایین تر) ضروری است، جایی که حتی یک نانومتر انحراف نیز یک شکست است.

چگونه گازها در تولید نیمه هادی فرآیندهای اچ پیشرفته را هدایت می کنند؟

فرآیندهای اچ ابزار مجسمه سازی هستند fabs. دو نوع اصلی وجود دارد: اچ مرطوب (با استفاده از مواد شیمیایی مایع مانند هیدروژن فلوراید) و اچ خشک (با استفاده از پلاسما). مدرن نیمه هادی پیشرفته گره ها تقریباً به طور انحصاری به اچ پلاسمای خشک متکی هستند زیرا بسیار دقیق تر است.

در یک معمولی اچ پلاسما دنباله، الف گاز فلوئوردار معرفی می شود. بیایید به تنوع مورد استفاده نگاه کنیم:

• تترا فلوراید کربن (CF4): اسب کار برای اچ اکسید.
• اکتافلوئوروسیکلوبوتان (C4F8): برای قرار دادن یک لایه پلیمری بر روی دیواره های کناری ترانشه استفاده می شود و از آنها محافظت می کند در حالی که قسمت پایین تر حکاکی شده است.
• هگزا فلوراید گوگرد (SF6): شناخته شده برای نرخ بسیار سریع اچ سیلیکون.

تعامل بین پلاسما و بستر پیچیده است. این شامل بمباران فیزیکی توسط یون ها و واکنش شیمیایی توسط رادیکال ها است. را تجهیزات تولید نیمه هادی باید شدت جریان، فشار و مخلوط این گازها را کنترل کند. اگر گاز تخصصی حاوی ناخالصی هایی مانند رطوبت است، می تواند اسید هیدروفلوئوریک را در خطوط تحویل یا محفظه تشکیل دهد و باعث خوردگی و نقص ذرات شود.

چرا نیتروژن تری فلوراید پادشاه برنامه های تمیز کردن اتاقک است؟

در حالی که حکاکی و تمیز کردن دست به دست هم دهید، تمیز کردن تجهیزات تولیدی به اندازه پردازش ویفر حیاتی است. در طول رسوب بخار شیمیایی (CVD)، موادی مانند سیلیکون یا تنگستن روی ویفر رسوب می کنند. با این حال، این مواد همچنین دیوارهای اتاق را پوشش می دهند. اگر این باقیمانده جمع شود، پوسته پوسته می شود و روی ویفرها می افتد و باعث ایجاد نقص می شود.

وارد کنید نیتروژن تری فلوراید (NF3).

سال ها پیش، صنعت استفاده می کرد گلخانه فلوئوردار گازهایی مانند C2F6 برای تمیز کردن محفظه. با این حال، NF3 به استاندارد تبدیل شده است فرآیندهای تمیز کردن اتاقک به دلیل کارایی بالا هنگامی که در یک منبع پلاسما از راه دور تجزیه می شود، NF3 مقدار زیادی از پلاسما تولید می کند اتم های فلوئور. این اتم ها دیواره های محفظه را تمیز می کنند و باقی مانده های جامد را به گازی تبدیل می کنند که به بیرون پمپ می شود.

نیتروژن تری فلوراید ترجیح داده می شود زیرا میزان استفاده بالاتری دارد (در واقع گاز بیشتری استفاده می شود) و انتشار کمتری نسبت به قدیمی تر عوامل تمیز کننده. برای یک مدیر تأسیسات، این به معنای زمان توقف کمتر برای تعمیر و نگهداری و توان عملیاتی سریعتر است.

کدام ترکیبات فلوئوردار برای تولید در حجم بالا ضروری هستند؟

این زنجیره تامین نیمه هادی متکی بر یک سبد خاص است گازهای حاوی فلوئور. هر کدام "دستور العمل" یا کاربرد خاصی دارند. در گاز جیانگ سو هوآژونگ، ما شاهد تقاضای گسترده برای موارد زیر هستیم:

اینها ترکیبات فلوئوردار رگ حیات هستند تولید با حجم بالا. بدون یک جریان ثابت از اینها گازها در نیمه هادی ها تولید، خطوط متوقف می شود. به همین سادگی است. به همین دلیل است که مدیران خرید مانند اریک میلر به طور مداوم بر روی آن نظارت می کنند زنجیره تامین برای اختلالات

چرا گازهای با خلوص بالا ستون فقرات تولید نیمه هادی هستند؟

من نمی توانم به اندازه کافی بر این موضوع تأکید کنم: خلوص همه چیز است.

وقتی صحبت می کنیم گازهای با خلوص بالا، ما در مورد "گرید صنعتی" مورد استفاده برای جوشکاری صحبت نمی کنیم. ما در مورد خلوص 5N (99.999٪) یا 6N (99.9999٪) صحبت می کنیم.

چرا؟ چون الف دستگاه نیمه هادی دارای ویژگی های اندازه گیری شده در نانومتر است. یک مولکول منفرد از ناخالصی فلز یا مقدار کمی رطوبت (H2O) می تواند باعث اتصال کوتاه شود یا از چسبیدن یک لایه جلوگیری کند.

• رطوبت: واکنش نشان می دهد فلوئور برای ایجاد HF که باعث خوردگی سیستم انتقال گاز می شود.
• اکسیژن: سیلیکون را به طور غیر قابل کنترل اکسید می کند.
• فلزات سنگین: خواص الکتریکی ترانزیستور را از بین ببرید.

به عنوان یک تامین کننده، وظیفه ما این است که اطمینان حاصل کنیم که زنون با خلوص بالا یا نیتروس اکسید با گرید الکترونیکی شما دریافت ملاقات سخت استانداردهای صنعت. ما از کروماتوگرافی گازی پیشرفته برای تشخیص استفاده می کنیم ردیابی ناخالصی ها به قسمت در میلیارد (ppb) کاهش می یابد. برای یک خریدار، دیدن گواهی تجزیه و تحلیل (COA) فقط یک کار اداری نیست. این تضمینی است که آنها ساخت نیمه هادی با یک سقوط فاجعه بار بازده مواجه نخواهد شد.

صنعت چگونه انتشار گازهای گلخانه ای و GWP را مدیریت می کند؟

یک فیل در اتاق وجود دارد: محیط زیست. بسیاری گازهای فلوئوردار بالا داشته باشد پتانسیل گرمایش جهانی (GWP). به عنوان مثال، هگزا فلوراید گوگرد (SF6) یکی از بیشترین است گازهای گلخانه ای قوی شناخته شده برای انسان، با GWP هزاران برابر بیشتر از CO2.

این صنعت ساخت نیمه هادی تحت فشار زیادی برای کاهش ردپای کربن خود است. این امر منجر به دو تغییر عمده شده است:

1. کاهش: Fabs در حال نصب "جعبه های سوختگی" یا اسکرابرهای عظیم روی خطوط اگزوز خود هستند. این سیستم ها مواردی را که واکنشی نشان نداده اند می شکنند گاز گلخانه ای قبل از رها شدن در جو
2. تعویض: محققان به دنبال جایگزینی هستند اچ کردن گازهایی با GWP کمتر با این حال، یافتن مولکولی که به خوبی C4F8 یا SF6 بدون تاثیر محیطی عمل کند، از نظر شیمیایی دشوار است.

نیتروژن تری فلوراید گامی در جهت درست برای تمیز کردن بود زیرا راحت تر از PFC های قدیمی خراب می شود و در نتیجه در کل کمتر می شود. انتشار اگر سیستم های کاهش به درستی کار می کنند. کاهش می دهد انتشار گازهای گلخانه ای دیگر فقط یک حرکت روابط عمومی نیست. این یک الزام قانونی در اتحادیه اروپا و ایالات متحده است.

آیا زنجیره تامین نیمه هادی ها در برابر کمبود گاز تخصصی آسیب پذیر است؟

اگر چند سال گذشته چیزی به ما یاد داده است، آن است که زنجیره تامین شکننده است تولید کنندگان نیمه هادی با کمبود همه چیز از نئون گرفته تا فلوروپلیمرها.

عرضه از گاز فلوئور و مشتقات آن به استخراج فلورسپار (کلسیم فلوراید) بستگی دارد. چین منبع اصلی جهانی این ماده خام است. وقتی تنش‌های ژئوپلیتیکی افزایش می‌یابد یا مسیرهای لجستیکی مسدود می‌شوند، در دسترس بودن این موارد حیاتی است. گازهای فرآیند کاهش می یابد و قیمت ها سر به فلک می کشد.

برای خریدار مانند اریک، ترس از «فورس ماژور» واقعی است. برای کاهش این موضوع، شرکت های باهوش در حال تنوع بخشیدن به تامین کنندگان خود هستند. آنها به دنبال شرکای هستند که شرکای خود را دارند ایزو تانک ها و شبکه های لجستیکی ایجاد کرده اند. قابلیت اطمینان در تدارکات به اندازه خلوص گاز مهم است. شما می توانید ناب ترین را داشته باشید گاز C4F8 در دنیا، اما اگر در بندری گیر کند، برای آن بی فایده است عالی.

پروتکل های ایمنی برای جابجایی هیدروژن فلوراید و سایر مواد سمی چیست؟

ایمنی زیربنای صنعت ماست. بسیاری حاوی فلوئور گازها یا سمی، خفه کننده و یا بسیار واکنش پذیر هستند. هیدروژن فلوراید (HF)، که اغلب در اچ مرطوب استفاده می شود یا به عنوان یک محصول جانبی تولید می شود، به ویژه خطرناک است. به پوست نفوذ می کند و به ساختار استخوان حمله می کند.

کار با این مواد نیاز به آموزش دقیق و تجهیزات تخصصی دارد.

• سیلندرها: باید دارای گواهی DOT/ISO باشد و به طور مرتب از نظر خوردگی داخلی بازرسی شود.
• دریچه ها: برای جلوگیری از نشتی از شیرهای دیافراگمی استفاده می شود.
• حسگرها: فابریک های نیمه هادی با سنسورهای تشخیص گاز پوشانده شده اند که در کوچکترین نشتی باعث ایجاد آلارم می شوند.

وقتی یک سیلندر را با نیتروس اکسید با گرید الکترونیکی یا یک ماده سمی، ما با آن مانند یک سلاح پر شده رفتار می کنیم. ما اطمینان حاصل می کنیم که سیلندر به صورت داخلی جلا داده شده است تا از ذرات جلوگیری شود و دریچه درپوش و مهر و موم شده باشد. برای مشتریان ما، دانستن اینکه گاز حامل یا اینکه اچنت در بسته بندی ایمن و منطبق به دست می آید یک تسکین بزرگ است.

چه چیزی برای مواد مورد استفاده در فرآیند ساخت نیمه هادی ها در پیش است؟

این تولید نیمه هادی نقشه راه تهاجمی است همانطور که تراشه ها به سمت ساختارهای سه بعدی مانند ترانزیستورهای Gate-All-Around (GAA) حرکت می کنند، پیچیدگی حکاکی و تمیز کردن افزایش می یابد. ما شاهد تقاضای بیشتر عجیب و غریب هستیم گاز فلوئوردار مخلوط هایی که می توانند سوراخ های عمیق و باریک را با دقت اتمی حک کنند.

اچینگ لایه اتمی (ALE) یک تکنیک نوظهور است که مواد را یک لایه اتمی در یک زمان حذف می کند. این نیاز به دوز فوق العاده دقیق دارد گازهای راکتیو. علاوه بر این، فشار برای تولید «سبز» احتمالاً منجر به پذیرش محصولات جدید خواهد شد شیمی فلوئور که همان عملکرد را با کمتر ارائه می دهد GWP.

آینده متعلق به کسانی است که می توانند هم در سنتز و هم در تصفیه گاز نوآوری کنند. همانطور که مواد نیمه هادی تکامل می یابند، گازهای مورد استفاده برای شکل دادن به آنها نیز باید تکامل یابند.

خوراکی های کلیدی

• فلوئور ضروری است: شیمی فلوئور فعال کننده کلیدی برای است اچ کردن و تمیز کردن قدم می گذارد تولید نیمه هادی.
• خلوص پادشاه است: خلوص بالا (6N) برای جلوگیری از نقص و اطمینان غیرقابل مذاکره است ثبات فرآیند.
• انواع گازها: گازهای مختلف مانند CF4، SF6 و نیتروژن تری فلوراید ایفای نقش های خاص در ساخت.
• تاثیرات زیست محیطی: مدیریت انتشار گازهای گلخانه ای و کاهش یک چالش صنعت حیاتی است.
• امنیت تامین: قوی زنجیره تامین و شرکای قابل اعتماد برای جلوگیری از توقف تولید ضروری هستند.

در Jiangsu Huazhong Gas، ما این چالش ها را درک می کنیم زیرا هر روز با آنها زندگی می کنیم. این که آیا شما نیاز دارید زنون با خلوص بالا برای جدیدترین فرآیند اچ یا تحویل قابل اعتماد گازهای صنعتی استاندارد، ما اینجا هستیم تا از فناوری که آینده را می‌سازد پشتیبانی کنیم.