Moderni maailma pyörii siruilla. Taskussa olevasta älypuhelimesta ilmailu- ja avaruustekniikan ohjausjärjestelmiin, pieniä puolijohdelaite on digitaalisen aikakauden laulamaton sankari. Mutta mikä on sankari sankarin takana? Se on erikoiskaasujen näkymätön, usein haihtuva maailma. Erityisesti fluorikemia on keskeinen rooli puolijohteiden valmistus prosessi, jota ei yksinkertaisesti voi korvata.

Jos hallitset toimitusketjua tai valvot tuotteiden laatua a puolijohde valimo, tiedät, että virhemarginaali on nolla. Yksi kosteuspiikki tai mikroskooppinen hiukkanen voi pilata usean miljoonan dollarin tuotantoajon. Tämä artikkeli sukeltaa syvälle rooliin fluoria sisältävä kaasut – miksi käytämme niitä, erityinen kemia, joka tekee niistä tehokkaita, ja toimitusketjun vakauden ja puhtauden kriittinen merkitys. Selvitämme, miten nämä erittäin puhtaita kaasuja käytetään etch ja varastointivaiheet, ja miksi niiden hankkiminen luotettavalta kumppanilta on tärkein päätös, jonka voit tehdä tänä vuonna.

Miksi puolijohdeteollisuus on niin riippuvainen fluoria sisältävistä kaasuista?

Ymmärtääkseen puolijohdeteollisuus, sinun on katsottava jaksollista taulukkoa. Silicon on kangas, mutta fluoria on sivellin. The puolijohteiden valmistus prosessiin kuuluu materiaalikerrosten rakentaminen ja niiden valikoiva poistaminen piirien luomiseksi. Tätä poistoprosessia kutsutaan etsaukseksi.

Fluori on elektronegatiivisin alkuaine. Yksinkertaisesti sanottuna se on uskomattoman nälkäinen elektroneille. Kun esittelemme fluorikaasu tai fluoratut yhdisteet plasmakammioon, fluoriatomit reagoivat aggressiivisesti piin ja piidioksidi. Tämä kemiallinen reaktio muuttaa kiinteän piin haihtuviksi kaasuiksi (kuten piitetrafluoridiksi), jotka voidaan helposti pumpata pois. Ilman tätä kemiallista reaktiivisuutta emme pystyisi luomaan mikroskooppisia kaivoja ja kosketusreikiä, joita nykyaikaiset elektroniset laitteet.

sisään suuren volyymin valmistus, nopeus ja tarkkuus ovat kaikki kaikessa. Fluoria sisältävät kaasut tarjoavat korkeat etsausnopeudet, joita tarvitaan suorituskyvyn ylläpitämiseen, samalla kun se tarjoaa selektiivisyyden leikata yhden materiaalin läpi vahingoittamatta sen alla olevaa kerrosta. Se on herkkä tasapainotus kemia ja fysiikkaa.

Mikä tekee fluorikemiasta niin ainutlaatuista erittäin tarkkaan etsaukseen?

Saatat kysyä, miksi et käyttäisi klooria tai bromia? Teemme tietyille kerroksille. kuitenkin fluorikemia tarjoaa ainutlaatuisen edun piipohjaisten materiaalien syövytyksessä. Piin ja fluorin välinen sidos on uskomattoman vahva. Milloin fluoria sisältävä plasma osuu kiekkoon, reaktio on eksoterminen ja spontaani.

Taika tapahtuu plasma. Vuonna a puolijohdeprosessi Käytämme korkeaa energiaa stabiiliin kaasuun, kuten hiilitetrafluoridiin (CF4) tai rikkiheksafluoridiin (SF6). Tämä hajottaa kaasun ja vapauttaa reaktiivista fluoria radikaaleja. Nämä radikaalit hyökkäävät pintaan vohveli.

"Tarkkuus etch määrittää sirun suorituskyvyn. Jos kaasusi puhtaus vaihtelee, etsausnopeus vaihtelee ja saanto romahtaa."

Tämä johtaa käsitteeseen anisotrooppinen etsaus – leikkaaminen suoraan alas syömättä sivuttain. Sekoittamalla fluoria muiden kanssa prosessikaasut, insinöörit voivat hallita kaivantoprofiilia täydellisesti. Tämä ominaisuus on välttämätön siirtyessämme pienempiin solmuihin (7 nm, 5 nm ja alle), joissa jopa nanometrin poikkeama on vika.

Kuinka kaasut puolijohteiden valmistuksessa ajavat edistyneitä etsausprosesseja?

Etch-prosessit ovat kuvanveistotyökaluja fabs. On olemassa kaksi päätyyppiä: märkäetsaus (käyttämällä nestemäisiä kemikaaleja, kuten fluorivety) ja kuivasyövytys (plasmalla). Moderni kehittynyt puolijohde solmut luottavat lähes yksinomaan kuivaplasmaetsaukseen, koska se on paljon tarkempaa.

Tyypillisessä muodossa plasmaetsaus sekvenssi, a fluorattu kaasu esitellään. Katsotaanpa käytettyä lajiketta:

• Hiilitetrafluoridi (CF4): Työhevonen oksidietsaukseen.
• Oktafluorisyklobutaani (C4F8): Käytetään polymeerikerroksen kerrostamiseen kaivannon sivuseinille, suojaten niitä, kun pohja syövytetään syvemmälle.
• Rikkiheksafluoridi (SF6): Tunnettu erittäin nopeista piietsausnopeuksista.

Vuorovaikutus plasma ja substraatti on monimutkainen. Se sisältää ionien aiheuttaman fyysisen pommituksen ja radikaalien aiheuttaman kemiallisen reaktion. The puolijohteiden valmistuslaitteet on valvottava tarkasti näiden kaasujen virtausta, painetta ja seosta. Jos erikoiskaasu sisältää epäpuhtauksia, kuten kosteutta, se voi muodostaa fluorivetyhappoa syöttölinjoissa tai kammiossa aiheuttaen korroosiota ja hiukkasvaurioita.

Miksi typpitrifluoridi on kammionpuhdistussovellusten kuningas?

Vaikka etsaus ja puhdistus kulkevat käsi kädessä, valmistuslaitteiden puhdistaminen on yhtä tärkeää kuin kiekon käsittely. aikana Kemiallinen höyrypinnoitus (CVD), materiaaleja, kuten piitä tai volframia, kerrostetaan kiekolle. Nämä materiaalit pinnoittavat kuitenkin myös kammion seinät. Jos tämä jäännös kerääntyy, se hilseilee ja putoaa kiekkojen päälle aiheuttaen vikoja.

Enter Typpitrifluoridi (NF3).

Vuosia sitten teollisuus käytti fluorattu kasvihuone kaasuja kuten C2F6 kammion puhdistamiseen. NF3:sta on kuitenkin tullut standardi kammion puhdistusprosessit korkean hyötysuhteensa vuoksi. Kun NF3 hajotetaan etäplasmalähteessä, se tuottaa valtavan määrän fluoriatomit. Nämä atomit pesevät kammion seinät puhtaiksi ja muuttavat kiinteät jäännökset kaasuksi, joka pumpataan ulos.

Typpitrifluoridi on parempi, koska sillä on korkeampi käyttöaste (todellisuudessa käytetään enemmän kaasua) ja pienemmät päästöt verrattuna vanhempiin puhdistusaineet. Kiinteistöpäällikölle tämä tarkoittaa vähemmän seisokkeja kunnossapidossa ja nopeampaa suoritusta.

Mitkä fluoratut yhdisteet ovat välttämättömiä suurten volyymien valmistuksessa?

The puolijohteiden toimitusketju perustuu tiettyyn koriin fluoria sisältävät kaasut. Jokaisella on tietty "resepti" tai sovellus. klo Jiangsu Huazhong kaasu, seuraaville tuotteille on valtava kysyntä:

Nämä fluoratut yhdisteet ovat elinehto suuren volyymin valmistus. Ilman näiden tasaista virtaa kaasut puolijohteessa tuotanto, linjat pysähtyvät. Se on niin yksinkertaista. Tästä syystä ostopäälliköt, kuten Eric Miller, seuraavat jatkuvasti toimitusketju häiriöiden vuoksi.

Miksi erittäin puhtaat kaasut ovat puolijohteiden tuoton selkäranka?

En voi korostaa tätä tarpeeksi: puhtaus on kaikki kaikessa.

Kun puhumme erittäin puhtaita kaasuja, emme puhu hitsaukseen käytetystä "teollisuuslaadusta". Puhumme 5N (99.999%) tai 6N (99.9999%) puhtaudesta.

Miksi? Koska a puolijohdelaite ominaisuuksia nanometreinä mitattuna. Yksi metalliepäpuhtauden molekyyli tai pieni määrä kosteutta (H2O) voi aiheuttaa oikosulun tai estää kerroksen kiinnittymisen.

• Kosteus: Reagoi kanssa fluoria luoda HF, joka syövyttää kaasun jakelujärjestelmää.
• Happi: Hapettaa piitä hallitsemattomasti.
• Raskasmetallit: Tuhoaa transistorin sähköiset ominaisuudet.

Toimittajana meidän tehtävämme on varmistaa, että erittäin puhdas Xenon tai Elektroninen typpioksiduuli saat täyttää tiukat alan standardeja. Käytämme havaitsemiseen kehittynyttä kaasukromatografiaa epäpuhtauksia jopa miljardiosaan (ppb). Analyysitodistuksen (COA) näkeminen ei ole ostajalle vain paperityötä; se on takuu siitä, että heidän puolijohteiden valmistus ei kohtaa katastrofaalista tuotto romahdusta.

Miten teollisuus hallitsee kasvihuonekaasupäästöjä ja GWP:tä?

Huoneessa on norsu: ympäristö. monet fluoratut kaasut on korkea Globaali lämpenemispotentiaali (GWP). Esimerkiksi Rikkiheksafluoridi (SF6) on yksi suurimmista voimakkaita kasvihuonekaasuja Ihmisen tuntema GWP on tuhansia kertoja suurempi kuin CO2.

The puolijohdeteollisuutta on valtavan paineen alla vähentää hiilijalanjälkeään. Tämä on johtanut kahteen suureen muutokseen:

1. Vähennys: Fabs asentavat pakoputkiin massiivisia "polttolaatikoita" tai pesureita. Nämä järjestelmät hajottavat reagoimattomat kasvihuonekaasu ennen kuin se pääsee ilmakehään.
2. Korvaus: Tutkijat etsivät vaihtoehtoja etch kaasut, joiden GWP on pienempi. Kuitenkin sellaisen molekyylin löytäminen, joka toimii yhtä hyvin kuin C4F8 tai SF6 ilman ympäristövaikutuksia, on kemiallisesti vaikeaa.

Typpitrifluoridi oli askel oikeaan suuntaan puhdistuksen kannalta, koska se hajoaa helpommin kuin vanhemmat PFC:t, mikä vähentää kokonaismäärää päästöjä jos vähennysjärjestelmät toimivat oikein. Vähentää kasvihuonekaasupäästöt ei ole enää vain PR-liike; se on säädösvaatimus EU:ssa ja Yhdysvalloissa.

Onko puolijohteiden toimitusketju alttiina erikoiskaasupulalle?

Jos viimeiset vuodet ovat opettaneet meille jotain, niin se on se toimitusketju on hauras. Puolijohteiden valmistajat ovat kohdanneet pulaa kaikesta neonista fluoripolymeerit.

Tarjonta fluorikaasu ja sen johdannaiset riippuvat fluorisälvän (kalsiumfluoridin) louhinnasta. Kiina on tärkeä maailmanlaajuinen tämän raaka-aineen lähde. Kun geopoliittiset jännitteet kasvavat tai logistiikkareitit tukkeutuvat, näiden saatavuus on kriittinen prosessikaasut laskee ja hinnat nousevat pilviin.

Ericin kaltaiselle ostajalle "Force Majeure" -pelko on todellinen. Tämän lieventämiseksi taitavat yritykset monipuolistavat toimittajiaan. He etsivät kumppaneita, jotka omistavat omansa iso-tankkeja ja ovat perustaneet logistiikkaverkostot. Luotettavuus sisään logistiikka on yhtä tärkeää kuin kaasun puhtaus. Saat puhtaimman C4F8 kaasu maailmassa, mutta jos se on jumissa satamassa, se on hyödytöntä upea.

Mitkä ovat fluorivedyn ja muiden myrkyllisten aineiden käsittelyn turvallisuusohjeet?

Turvallisuus on toimialamme perusta. monet fluoria sisältävä kaasut ovat joko myrkyllisiä, tukehduttavia tai erittäin reaktiivisia. Fluorivety (HF), jota käytetään usein märkäetsauksessa tai syntyy sivutuotteena, on erityisen vaarallinen. Se tunkeutuu ihon läpi ja hyökkää luun rakenteeseen.

Näiden materiaalien käsittely vaatii tiukkaa koulutusta ja erikoislaitteita.

• Sylinterit: Täytyy olla DOT/ISO-sertifioitu ja säännöllisesti tarkastettu sisäisen korroosion varalta.
• Venttiilit: Kalvoventtiilejä käytetään estämään vuotoja.
• Anturit: Puolijohdekankaat on peitetty kaasuntunnistusantureilla, jotka laukaisevat hälytyksen pienimmästäkin vuodosta.

Kun täytämme sylinterin Elektroninen typpioksiduuli tai myrkyllinen etsausaine, kohtelemme sitä ladatun aseena. Varmistamme, että sylinteri on kiillotettu sisältä hiukkasten estämiseksi ja että venttiili on korkki ja tiivis. Asiakkaillemme, tietäen, että kantajakaasu tai etsaustuotteen saapuminen turvallisessa, vaatimustenmukaisessa pakkauksessa on suuri helpotus.

Mitä puolijohteiden valmistusprosessissa käytettävien materiaalien edessä on?

The puolijohteiden tuotanto tiekartta on aggressiivinen. Kun sirut siirtyvät 3D-rakenteisiin, kuten Gate-All-Around (GAA) -transistoreihin, etsaus ja puhdistus lisääntyy. Näemme kysyntää eksoottisemmalle fluorattu kaasu seokset, jotka voivat syövyttää syviä, kapeita reikiä atomin tarkkuudella.

Atomic Layer Etching (ALE) on uusi tekniikka, joka poistaa materiaalia atomikerros kerrallaan. Tämä vaatii uskomattoman tarkan annostelun reaktiiviset kaasut. Lisäksi pyrkimys "vihreään" tuotantoon todennäköisesti ajaa uuden käyttöönoton fluorikemia joka tarjoaa saman suorituskyvyn alhaisemmalla GWP.

Tulevaisuus kuuluu niille, jotka voivat innovoida sekä kaasusynteesissä että puhdistuksessa. Kuten puolijohdemateriaaleja kehittyä, niiden muovaamiseen käytettyjen kaasujen täytyy myös kehittyä.

Key Takeaways

• Fluori on välttämätön: Fluorikemia on avain mahdollistaja etch ja puhdas astuu sisään puolijohteiden valmistus.
• Puhtaus on kuningas: Erittäin puhdas (6N) ei ole neuvoteltavissa vikojen estämiseksi ja varmistamiseksi prosessin vakaus.
• Erilaisia kaasuja: Erilaiset kaasut, kuten CF4, SF6 ja Typpitrifluoridi palvella tiettyjä rooleja valmistus.
• Ympäristövaikutukset: Hallitseminen kasvihuonekaasupäästöt ja vähentäminen on kriittinen alan haaste.
• Toimitusturva: Vankka toimitusketju ja luotettavat kumppanit ovat välttämättömiä tuotantoseisokkien välttämiseksi.

Jiangsu Huazhong Gasilla ymmärrämme nämä haasteet, koska elämme niiden kanssa joka päivä. Tarviitpa sitten Korkean puhtauden Xenon Olemme täällä tukemassa tulevaisuutta rakentavaa teknologiaa uusimmassa etsausprosessissasi tai luotettavassa vakioteollisuuskaasujen toimituksessa.