Tha saoghal an latha an-diugh a’ ruith air chips. Bhon fòn cliste nad phòcaid gu na siostaman stiùiridh ann an innleadaireachd aerospace, an rud beag inneal semiconductor a tha na ghaisgeach gun mholadh san aois dhidseatach. Ach dè an gaisgeach a th' air cùlaibh a' ghaisgich? Is e an saoghal do-fhaicsinneach, gu tric luaineach de ghasaichean sònraichte. Gu sònraichte, ceimigeachd fluorine a’ cluich pàirt chudromach ann an saothrachadh semiconductor pròiseas nach gabh a chuir na àite.

Ma tha thu a’ stiùireadh sèine solair no a’ cumail sùil air càileachd toraidh ann an a leth-sheoladair fhùirneis, tha fios agad gur e neoni an iomall mearachd. Faodaidh aon spìc ann an taiseachd no mìrean miocroscopach ruith cinneasachaidh ioma-mhillean dolar a mhilleadh. Bidh an artaigil seo a’ dàibheadh ​​gu domhainn a-steach do dhreuchd anns a bheil fluorine gasaichean - carson a bhios sinn gan cleachdadh, an ceimigeachd sònraichte a tha gan dèanamh èifeachdach, agus cho cudromach sa tha seasmhachd agus purrachd slabhraidh solair. Rannsaichidh sinn mar a tha iad sin gasaichean fìor-ghlan air an cleachdadh ann an etch agus ceumannan tasgaidh, agus carson a bhith gan lorg bho chom-pàirtiche earbsach an co-dhùnadh as cudromaiche as urrainn dhut a dhèanamh am-bliadhna.

Carson a tha an gnìomhachas semiconductor cho mòr an urra ri gasaichean anns a bheil fluorine?

Gus tuigse fhaighinn air an gnìomhachas semiconductor, feumaidh tu coimhead air a’ chlàr ràitheil. Is e silicon an canabhas, ach fluorine tha a' bhruis. Tha an dèanamh semiconductor Tha pròiseas a’ toirt a-steach togail sreathan de stuthan agus an uairsin toirt air falbh iad gu roghnach gus cuairtean a chruthachadh. Canar etching ris a’ phròiseas toirt air falbh seo.

Fluorine is e an eileamaid as electronegative. Gu sìmplidh, tha e uamhasach acrach airson dealanan. Nuair a bheir sinn a-steach gas fluorine neo todhar fluorinated a-steach do sheòmar plasma, bidh na dadaman fluorine a’ dèiligeadh gu làidir ri silicon agus silicon dà-ogsaid. Bidh an ath-bhualadh ceimigeach seo a’ tionndadh sileacon cruaidh gu gasan luaineach (mar sileacon tetrafluoride) a dh’ fhaodar a phumpadh air falbh gu furasta. Às aonais an ath-ghnìomhachd cheimigeach seo, cha b’ urrainn dhuinn na trainnsichean microscopach agus na tuill-conaltraidh a tha a dhìth airson an latha an-diugh a chruthachadh innealan eileagtronaigeach.

Anns saothrachadh àrd-ìre, tha astar agus mionaideachd a h-uile dad. Gasaichean anns a bheil fluorine thoir seachad na h-ìrean àrda etch a dh’ fheumar gus trochur a chumail suas, agus aig an aon àm a’ tabhann an roghainn airson gearradh tro aon stuth gun a bhith a’ dèanamh cron air an t-sreath fodha. Is e gnìomh cothromachaidh fìnealta a th’ ann ceimigeachd agus fiosaig.

Dè a tha a’ dèanamh ceimigeachd fluorine cho sònraichte airson eitseadh àrd-chruinneas?

Is dòcha gu bheil thu a’ faighneachd, carson nach cleachd thu clorine no bromine? Bidh sinn a 'dèanamh, airson sreathan sònraichte. Ach, ceimigeachd fluorine a’ tabhann buannachd gun samhail nuair a bhios tu a’ seargadh stuthan stèidhichte air silicon. Tha an ceangal eadar silicon agus fluorine gu math làidir. Nuair a anns a bheil fluorine bidh plasma a’ bualadh air an wafer, tha am freagairt exothermic agus gun spionnadh.

Bidh an draoidheachd a’ tachairt anns an plasma. Ann an a pròiseas semiconductor seòmar, bidh sinn a’ cur lùth àrd ri gas seasmhach mar Carbon Tetrafluoride (CF4) no Sulphur Hexafluoride (SF6). Bidh seo a 'briseadh a' ghas bho chèile, a 'leigeil a-mach reactive fluorine radaigich. Bidh na radicals sin a 'toirt ionnsaigh air uachdar an wafer.

“Tha cruinneas an etch a’ mìneachadh coileanadh a’ chip. Ma dh'atharraicheas do ghlanachd gas, bidh an ìre etch agad ag atharrachadh, agus bidh an toradh agad a 'tuiteam."

Bidh seo a’ leantainn gu bun-bheachd anisotropic sgudal - gearradh dìreach sìos gun a bhith ag ithe taobh. Le bhith a 'measgachadh fluorine le eile gasaichean pròiseas, faodaidh innleadairean smachd a chumail air ìomhaigh an trench gu foirfe. Tha an comas seo deatamach nuair a ghluaiseas sinn gu nodan nas lugha (7nm, 5nm, agus gu h-ìosal), far a bheil eadhon nanometer de chlaonadh na fhàilligeadh.

Ciamar a bhios gasaichean ann an saothrachadh semiconductor a’ stiùireadh pròiseasan adhartach etch?

Pròiseasan msaa 's iad innealan snaidhidh an fabs. Tha dà phrìomh sheòrsa ann: etch fliuch (a’ cleachdadh ceimigean liùlach mar hydrogen fluoride) agus etch tioram (a 'cleachdadh plasma). Ùr-nodha semiconductor adhartach tha nodan an urra cha mhòr a-mhàin air sgudal plasma tioram oir tha e fada nas mionaidiche.

Ann an àbhaist sgoltadh plasma sreath, a gas fluorinated air a thoirt a-steach. Bheir sinn sùil air a 'mheasgachadh a chaidh a chleachdadh:

• Carbon Tetrafluoride (CF4): An t-each-obrach airson sgrìobadh ocsaid.
• Octafluorocyclobutane (C4F8): Air a chleachdadh airson còmhdach polymer a thasgadh air ballachan taobh an trench, gan dìon fhad ‘s a tha am bonn air a shnaidheadh ​​nas doimhne.
• Hexafluoride sulfur (SF6): Aithnichte airson ìrean sìolachaidh silicon gu math luath.

Tha an eadar-obrachadh eadar an plasma agus an substrate tha iom-fhillte. Tha e a’ toirt a-steach spreadhadh corporra le ions agus ath-bhualadh ceimigeach le radicals. Tha an uidheamachd saothrachaidh semiconductor feumaidh smachd teann a chumail air sruthadh, cuideam, agus measgachadh de na gasaichean sin. Ma tha an gas sònraichte anns a bheil neo-chunbhalachd mar taiseachd, faodaidh e searbhag hydrofluoric a chruthachadh taobh a-staigh na loidhnichean lìbhrigidh no an t-seòmar, ag adhbhrachadh creimeadh agus easbhaidhean gràin.

Carson a tha Nitrogen Trifluoride na rìgh air tagraidhean glanadh seòmar?

Fhad 's a tha glanadh agus glanadh falbh làmh ri làimh, tha glanadh an uidheamachd saothrachaidh a cheart cho deatamach ri bhith a’ giollachd an wafer. Rè Tasgadh bhalbhaichean ceimigeach (CVD), tha stuthan mar silicon no tungsten air an tasgadh air an wafer. Ach, tha na stuthan sin cuideachd a 'còmhdach ballachan an t-seòmair. Ma thogas am fuigheall seo, falbhaidh e agus tuitidh e air na wafers, ag adhbhrachadh uireasbhaidhean.

Cuir a-steach Nitrogen Trifluoride (NF3).

O chionn bhliadhnaichean, chleachd an gnìomhachas taigh-glainne fluorinated gasaichean mar C2F6 airson glanadh seòmar. Ach, tha NF3 air a thighinn gu bhith na inbhe airson pròiseasan glanadh seòmar air sgàth an àrd-èifeachdais. Nuair a thèid a bhriseadh sìos ann an stòr plasma iomallach, bidh NF3 a’ gineadh tòrr mòr de atoms fluorine. Bidh na dadaman sin a’ sgrìobadh ballachan an t-seòmair glan, a’ tionndadh fuigheall cruaidh gu gas a thèid a phumpadh a-mach.

Trifluoride nitrogen Is fheàrr leis gu bheil ìre cleachdaidh nas àirde aige (tha barrachd den ghas air a chleachdadh gu fìrinneach) agus sgaoilidhean nas ìsle an taca ri seann fheadhainn riochdairean glanaidh. Airson manaidsear goireas, tha seo a’ ciallachadh nas lugha de dh’ ùine downt airson cumail suas agus trochur nas luaithe.

Dè na todhar flùranach a tha riatanach airson saothrachadh àrd-lìonaidh?

Tha an sèine solair semiconductor an urra ri basgaid sònraichte gasaichean anns a bheil fluorine. Tha "reasabaidh" no tagradh sònraichte aig gach fear. Aig Gas Jiangsu Huazhong, tha sinn a’ faicinn iarrtas mòr airson na leanas:

iad seo todhar fluorinated tha fuil na beatha saothrachadh àrd-ìre. Sin sruth seasmhach dhiubh sin gasaichean ann an semiconductor cinneasachadh, stad na loidhnichean. Tha e cho sìmplidh sin. Sin as coireach gu bheil manaidsearan ceannach mar Eric Miller an-còmhnaidh a’ cumail sùil air an Slighe solar airson brisidhean.

Carson a tha gasan fìor-ghlan mar chnàimh-droma toradh semiconductor?

Chan urrainn dhomh cuideam a chuir air seo gu leòr: is e purity a h-uile dad.

Nuair a bhios sinn a 'bruidhinn mu dheidhinn gasaichean fìor-ghlan, chan eil sinn a 'bruidhinn mu dheidhinn "ìre gnìomhachais" a thathar a' cleachdadh airson tàthadh. Tha sinn a’ bruidhinn mu dheidhinn purrachd 5N (99.999%) no 6N (99.9999%).

Carson? Air sgàth a inneal semiconductor tha feartan air an tomhas ann an nanometers. Faodaidh aon mholacile de neo-chunbhalachd meatailt no tomhas de taiseachd (H2O) cuairt ghoirid adhbhrachadh no casg a chuir air còmhdach bho bhith a’ cumail ris.

• Taiseachd: A' freagairt le fluorine gus HF a chruthachadh, a bhios a’ corrachadh an t-siostam lìbhrigidh gas.
• Ocsaidean: A 'oxidachadh an silicon gu neo-riaghlaidh.
• Meatailtean trom: Dèan sgrios air feartan dealain an transistor.

Mar sholaraiche, is e ar n-obair dèanamh cinnteach gu bheil an Xenon fìor-ghlan neo Ìre dealanach nitrous oxide gheibh thu coinneachadh teann inbhean gnìomhachais. Bidh sinn a’ cleachdadh cromatagrafaidheachd gas adhartach airson lorg lorg neo-thruaillidheachd sìos gu pàirtean gach billean (ppb). Airson ceannaiche, chan e dìreach obair pàipeir a th’ ann a bhith a’ faicinn an Teisteanas Mion-sgrùdadh (COA); is e an urras a tha aca dèanamh semiconductor cha bhith e an aghaidh tubaist toraidh tubaisteach.

Ciamar a tha an gnìomhachas a’ riaghladh sgaoilidhean gasa taigh-glainne agus GWP?

Tha ailbhean anns an t-seòmar: an àrainneachd. mòran gasaichean flùranach bi àrd Comas blàthachadh na cruinne (GWP). Mar eisimpleir, Hexafluoride sulfur (SF6) aon den fheadhainn as motha gasaichean taigh-glainne làidir aithnichte don duine, le GWP mìltean de thursan nas àirde na CO2.

Tha an gnìomhachas saothrachaidh semiconductor fo chuideam mòr an lorg carboin aige a lughdachadh. Tha seo air leantainn gu dà phrìomh ghluasad:

1. Lùghdachadh: Fabaichean a’ stàladh “bogsaichean losgaidh” mòr no scrubbers air na loidhnichean fuadain aca. Bidh na siostaman sin a 'briseadh sìos an fheadhainn nach deach freagairt gas taigh-glainne mus tèid a leigeil ma sgaoil don àile.
2. Ionadail: Tha luchd-rannsachaidh a 'coimhead airson roghainn eile etch gasaichean le GWP nas ìsle. Ach, tha e duilich gu ceimigeach a bhith a’ lorg moileciuil a bhios a’ coileanadh cho math ri C4F8 no SF6 às aonais buaidh àrainneachdail.

Trifluoride nitrogen bha e na cheum anns an t-slighe cheart airson glanadh oir bidh e a’ briseadh sìos nas fhasa na PFCn nas sine, agus mar thoradh air sin bidh nas lugha san fharsaingeachd sgaoilidh ma tha siostaman lasachaidh ag obair ceart. Lùghdachadh sgaoilidhean gasa taigh-glainne chan e dìreach gluasad PR a th' ann tuilleadh; tha e na riatanas riaghlaidh anns an EU agus na SA.

A bheil an t-sèine solair semiconductor ann an cunnart bho ghainnead gas sònraichte?

Ma tha na bliadhnaichean mu dheireadh air dad a theagasg dhuinn, is e sin an Slighe solar tha cugallach. Luchd-dèanamh semiconductor air a bhith an aghaidh gainnead a h-uile càil bho neon gu fluoropolymers.

Tha an solar de gas fluorine agus tha na toraidhean aige an urra ri mèinneadh fluorspar (calcium fluoride). Tha Sìona na phrìomh thùs cruinneil den stuth amh seo. Nuair a dh’ èiricheas teannachadh geo-poilitigeach no nuair a dh’ èiricheas slighean loidsistigs, tha cothrom air na rudan sin riatanach gasaichean pròiseas tuiteam, agus prìsean ag èirigh.

Airson ceannaiche mar Eric, tha an t-eagal air "Force Majeure" fìor. Gus seo a lasachadh, tha companaidhean sgairteil ag iomadachadh an solaraichean. Tha iad a’ coimhead airson com-pàirtichean aig a bheil an cuid fhèin iso-tancaichean agus tha iad air lìonraidhean logistics a stèidheachadh. earbsachd ann an loidsistigs a cheart cho cudromach ri purrachd a’ ghas. Faodaidh an fhìor-ghlan a bhith agad C4F8 gas anns an t-saoghal, ach ma tha e steigte aig port, tha e gun fheum dhan fab.

Dè na protocolaidhean sàbhailteachd a th’ ann airson làimhseachadh Hydrogen Fluoride agus stuthan puinnseanta eile?

Is e sàbhailteachd bun-stèidh ar gnìomhachas. mòran anns a bheil fluorine tha gasaichean an dàrna cuid puinnseanta, asphyxants, no fìor reactive. Fluoride hydrogen (HF), gu tric air a chleachdadh ann an etch fliuch no air a chruthachadh mar fo-thoradh, gu sònraichte cunnartach. Bidh e a 'dol a-steach don chraiceann agus a' toirt ionnsaigh air structar cnàimh.

Feumaidh làimhseachadh nan stuthan sin trèanadh teann agus uidheamachd sònraichte.

• Siolandairean: Feumar a bhith air a dhearbhadh le DOT / ISO agus air a sgrùdadh gu cunbhalach airson coirbeachd a-staigh.
• Bhalbhaichean: Bithear a’ cleachdadh bhalbhaichean diaphragm gus casg a chuir air aodion.
• Sensors: Stuthan semiconductor air an còmhdach le mothachairean lorg gas a bhrosnaicheas rabhaidhean aig an aodion as lugha.

Nuair a lìonas sinn siolandair le Ìre dealanach nitrous oxide no etchant puinnseanta, bidh sinn ga làimhseachadh mar armachd luchdaichte. Bidh sinn a’ dèanamh cinnteach gu bheil an siolandair air a lìomhadh a-staigh gus casg a chuir air gràinean agus gu bheil a ’bhalbhaid air a chuartachadh agus air a seuladh. Airson ar luchd-cleachdaidh, le fios gu bheil an gas giùlain no etchant a’ ruighinn pacadh sàbhailte, gèillidh na fhaochadh mòr.

Dè a tha air thoiseach airson stuthan a thathar a’ cleachdadh sa phròiseas dèanamh semiconductor?

Tha an riochdachadh semiconductor tha mapa-rathaid ionnsaigheach. Mar a bhios sgoltagan a’ gluasad gu structaran 3D mar transistors Gate-All-Around (GAA), tha iom-fhillteachd glanadh agus glanadh àrdachadh. Tha sinn a’ faicinn iarrtas airson barrachd annasach gas fluorinated measgachaidhean a dh'fhaodas tuill dhomhainn, chaol a shnaidheadh le mionaideachd atamach.

Etching Sreath Atamach (ALE) na innleachd a tha a’ tighinn am bàrr a bheir air falbh stuth aon ìre atamach aig aon àm. Feumaidh seo dòsachadh gu math mionaideach de gasaichean reactive. A bharrachd air an sin, tha coltas ann gum bi an putadh airson saothrachadh “uaine” a’ stiùireadh gabhail ri feadhainn ùra ceimigeachd fluorine a tha a’ tabhann an aon choileanadh le nas ìsle GWP.

Buinidh an àm ri teachd dhaibhsan as urrainn ùr-ghnàthachadh ann an synthesis gas agus glanadh. As stuthan semiconductor mean-fhàs, feumaidh na gasaichean a thathar a’ cleachdadh airson an cumadh a thighinn air adhart cuideachd.

Prìomh Takeaways

• Tha fluorine riatanach: Ceimigeachd fluorine 's e am prìomh neach-comasachaidh airson etch agus glan ceumannan a-steach saothrachadh semiconductor.
• Is e purrachd an Rìgh: Àrd-ghlanachd (6N) neo-rèiteach gus casg a chuir air lochdan agus dèanamh cinnteach seasmhachd phròiseas.
• Seòrsa de ghasaichean: Diofar ghasaichean leithid CF4, SF6, agus Trifluoride nitrogen frithealadh dreuchdan sònraichte ann an saothrachadh.
• Buaidh Àrainneachdail: A' riaghladh sgaoilidhean gasa taigh-glainne agus lasachadh tha e na dhùbhlan gnìomhachais deatamach.
• Tèarainteachd solair: A làidir Slighe solar agus tha feum air com-pàirtichean earbsach gus stadan cinneasachaidh a sheachnadh.

Aig Jiangsu Huazhong Gas, tha sinn a’ tuigsinn nan dùbhlain sin leis gu bheil sinn beò gach latha. Co-dhiù a tha feum agad air Xenon fìor-ghlan airson a’ phròiseas etch as ùire agad no lìbhrigeadh earbsach de ghasaichean gnìomhachais àbhaisteach, tha sinn an seo gus taic a thoirt don teicneòlas a thogas an àm ri teachd.