सेमीकंडक्टर विनिर्माण में फ्लोरीन रसायन विज्ञान की शक्ति को उजागर करना: एक महत्वपूर्ण गैस विश्लेषण
आधुनिक दुनिया चिप्स पर चलती है। आपकी जेब में मौजूद स्मार्टफोन से लेकर एयरोस्पेस इंजीनियरिंग में मार्गदर्शन प्रणाली तक, बहुत छोटी अर्धचालक उपकरण डिजिटल युग का गुमनाम नायक है। लेकिन नायक के पीछे नायक क्या है? यह विशेष गैसों की अदृश्य, अक्सर अस्थिर दुनिया है। विशेष रूप से, फ्लोरीन रसायन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है अर्धचालक विनिर्माण ऐसी प्रक्रिया जिसे प्रतिस्थापित नहीं किया जा सकता।
यदि आप किसी आपूर्ति श्रृंखला का प्रबंधन कर रहे हैं या उत्पाद की गुणवत्ता की देखरेख कर रहे हैं अर्धचालक फाउंड्री, आप जानते हैं कि त्रुटि की संभावना शून्य है। नमी में एक भी बढ़ोतरी या एक सूक्ष्म कण करोड़ों डॉलर के उत्पादन को बर्बाद कर सकता है। यह आलेख की भूमिका पर गहराई से प्रकाश डालता है फ्लोरीन युक्त गैसें - हम उनका उपयोग क्यों करते हैं, विशिष्ट रसायन विज्ञान जो उन्हें प्रभावी बनाता है, और आपूर्ति श्रृंखला स्थिरता और शुद्धता का महत्वपूर्ण महत्व। हम पता लगाएंगे कि ये कैसे उच्च शुद्धता वाली गैसें में उपयोग किया जाता है खोदना और बयान के चरण, और उन्हें एक विश्वसनीय भागीदार से प्राप्त करना सबसे महत्वपूर्ण निर्णय क्यों है जो आप इस वर्ष ले सकते हैं।
सेमीकंडक्टर उद्योग फ्लोरीन युक्त गैसों पर इतना निर्भर क्यों है?
को समझने के लिए सेमीकंडक्टर उद्योग, आपको आवर्त सारणी को देखना होगा। सिलिकॉन कैनवास है, लेकिन फ्लोरीन ब्रश है. द अर्धचालक निर्माण इस प्रक्रिया में सामग्रियों की परतें बनाना और फिर सर्किट बनाने के लिए उन्हें चुनिंदा रूप से हटाना शामिल है। इस निष्कासन प्रक्रिया को नक़्क़ाशी कहा जाता है।
एक अधातु तत्त्व सर्वाधिक विद्युत ऋणात्मक तत्व है। सरल शब्दों में, यह इलेक्ट्रॉनों के लिए अविश्वसनीय रूप से भूखा है। जब हम परिचय देते हैं फ्लोरीन गैस या फ्लोराइडयुक्त यौगिक प्लाज्मा कक्ष में, फ्लोरीन परमाणु सिलिकॉन के साथ आक्रामक रूप से प्रतिक्रिया करते हैं सिलिकॉन डाइऑक्साइड. यह रासायनिक प्रतिक्रिया ठोस सिलिकॉन को वाष्पशील गैसों (जैसे सिलिकॉन टेट्राफ्लोराइड) में बदल देती है जिसे आसानी से पंप किया जा सकता है। इस रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता के बिना, हम आधुनिक के लिए आवश्यक सूक्ष्म खाइयाँ और संपर्क छिद्र नहीं बना सकते इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों.
में उच्च मात्रा में विनिर्माण, गति और परिशुद्धता ही सब कुछ है। फ्लोरीन युक्त गैसें थ्रूपुट को बनाए रखने के लिए आवश्यक उच्च नक़्क़ाशी दर प्रदान करते हैं, साथ ही इसके नीचे की परत को नुकसान पहुँचाए बिना एक सामग्री को काटने के लिए चयनात्मकता भी प्रदान करते हैं। यह एक नाजुक संतुलन कार्य है रसायन विज्ञान और भौतिकी.
उच्च परिशुद्धता नक़्क़ाशी के लिए फ्लोरीन रसायन को इतना अनोखा क्या बनाता है?
आप पूछ सकते हैं, क्लोरीन या ब्रोमीन का उपयोग क्यों नहीं करते? हम कुछ परतों के लिए ऐसा करते हैं। हालाँकि, फ्लोरीन रसायन सिलिकॉन-आधारित सामग्रियों पर नक्काशी करते समय एक अनूठा लाभ प्रदान करता है। सिलिकॉन और फ्लोरीन के बीच का बंधन अविश्वसनीय रूप से मजबूत है। कब फ्लोरीन युक्त प्लाज्मा वेफर से टकराता है, प्रतिक्रिया ऊष्माक्षेपी और स्वतःस्फूर्त होती है।
जादू होता है प्लाज्मा. ए में अर्धचालक प्रक्रिया चैम्बर, हम कार्बन टेट्राफ्लोराइड (CF4) या सल्फर हेक्साफ्लोराइड (SF6) जैसी स्थिर गैस पर उच्च ऊर्जा लागू करते हैं। यह गैस को तोड़ता है, प्रतिक्रियाशील मुक्त करता है फ्लोरीन कट्टरपंथी. ये कट्टरपंथी सतह पर हमला करते हैं वफ़र.
"की परिशुद्धता खोदना चिप के प्रदर्शन को परिभाषित करता है। यदि आपकी गैस की शुद्धता में उतार-चढ़ाव होता है, तो आपकी ईच दर में उतार-चढ़ाव होता है, और आपकी उपज कम हो जाती है।"
यह की अवधारणा की ओर ले जाता है अनिसोट्रोपिक नक़्क़ाशी-बिना किनारे से खाए सीधे नीचे की ओर काटना। मिश्रण करके फ्लोरीन दूसरे के साथ गैसों की प्रक्रिया करें, इंजीनियर खाई की प्रोफ़ाइल को पूरी तरह से नियंत्रित कर सकते हैं। यह क्षमता आवश्यक है क्योंकि हम छोटे नोड्स (7एनएम, 5एनएम और नीचे) की ओर बढ़ते हैं, जहां एक नैनोमीटर विचलन भी विफलता है।
सेमीकंडक्टर निर्माण में गैसें उन्नत ईच प्रक्रियाओं को कैसे चलाती हैं?
खोदने की प्रक्रियाएँ के मूर्तिकला उपकरण हैं फैब्स. इसके दो मुख्य प्रकार हैं: गीला खोदना (जैसे तरल रसायनों का उपयोग करना)। हाइड्रोजन फ्लोराइड) और सूखी नक़्क़ाशी (प्लाज्मा का उपयोग करके)। आधुनिक उन्नत अर्धचालक नोड्स लगभग विशेष रूप से सूखी प्लाज्मा नक़्क़ाशी पर निर्भर करते हैं क्योंकि यह कहीं अधिक सटीक है।
एक ठेठ में प्लाज्मा नक़्क़ाशी क्रम, ए फ्लोराइडयुक्त गैस पेश किया गया है. आइए प्रयुक्त विविधता पर नजर डालें:
- कार्बन टेट्राफ्लोराइड (CF4): ऑक्साइड नक़्क़ाशी के लिए वर्कहॉर्स।
- ऑक्टाफ्लोरोसाइक्लोब्यूटेन (C4F8): खाई के किनारे की दीवारों पर एक पॉलिमर परत जमा करने के लिए उपयोग किया जाता है, जिससे नीचे की ओर गहरी खुदाई होने पर उनकी रक्षा की जाती है।
- सल्फर हेक्साफ्लोराइड (SF6): अत्यधिक तेज़ सिलिकॉन नक़्क़ाशी दर के लिए जाना जाता है।
के बीच बातचीत प्लाज्मा और यह सब्सट्रेट जटिल है. इसमें आयनों द्वारा भौतिक बमबारी और रेडिकल्स द्वारा रासायनिक प्रतिक्रिया शामिल है। द अर्धचालक विनिर्माण उपकरण इन गैसों के प्रवाह, दबाव और मिश्रण को सख्ती से नियंत्रित करना चाहिए। यदि विशेष गैस इसमें नमी जैसी अशुद्धियाँ होती हैं, यह डिलीवरी लाइनों या कक्ष के भीतर हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड बना सकती है, जिससे संक्षारण और कण दोष हो सकते हैं।
नाइट्रोजन ट्राइफ्लोराइड चैम्बर सफाई अनुप्रयोगों का राजा क्यों है?
जबकि नक़्क़ाशी और सफाई साथ-साथ चलें, विनिर्माण उपकरण की सफाई वेफर के प्रसंस्करण जितनी ही महत्वपूर्ण है। दौरान रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी), सिलिकॉन या टंगस्टन जैसी सामग्री वेफर पर जमा हो जाती है। हालाँकि, ये सामग्रियाँ कक्ष की दीवारों पर भी कोटिंग करती हैं। यदि यह अवशेष जमा हो जाता है, तो यह छूट जाता है और वेफर्स पर गिर जाता है, जिससे दोष उत्पन्न हो जाता है।
दर्ज करें नाइट्रोजन ट्राइफ्लोराइड (NF3).
वर्षों पहले, उद्योग का उपयोग किया जाता था फ्लोराइडयुक्त ग्रीनहाउस चैम्बर की सफाई के लिए C2F6 जैसी गैसें। हालाँकि, NF3 इसके लिए मानक बन गया है चैम्बर सफाई प्रक्रियाएँ इसकी उच्च दक्षता के कारण। जब एक दूरस्थ प्लाज्मा स्रोत में टूट जाता है, तो NF3 भारी मात्रा में उत्पन्न करता है फ्लोरीन परमाणु. ये परमाणु कक्ष की दीवारों को साफ करते हैं, ठोस अवशेषों को गैस में बदल देते हैं जिसे पंप किया जाता है।
नाइट्रोजन ट्राइफ्लोराइड इसे प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि इसमें उपयोग दर अधिक है (वास्तव में अधिक गैस का उपयोग किया जाता है) और पुराने की तुलना में उत्सर्जन कम है सफाई एजेंट. एक सुविधा प्रबंधक के लिए, इसका मतलब रखरखाव के लिए कम डाउनटाइम और तेज़ थ्रूपुट है।
उच्च मात्रा में विनिर्माण के लिए कौन से फ़्लोरिनेटेड यौगिक आवश्यक हैं?
The अर्धचालक आपूर्ति श्रृंखला विशिष्ट की एक टोकरी पर निर्भर करता है फ्लोरीन युक्त गैसें. प्रत्येक का एक विशिष्ट "नुस्खा" या अनुप्रयोग है। पर जियांग्सू हुआज़होंग गैस, हम निम्नलिखित के लिए भारी मांग देखते हैं:
| गैस का नाम | सूत्र | प्राथमिक अनुप्रयोग | प्रमुख विशेषता |
|---|---|---|---|
| कार्बन टेट्रफ्लुओराइड | सीएफ4 | ऑक्साइड खोदना | बहुमुखी, उद्योग मानक। |
| सल्फर हेक्साफ्लोराइड | SF6 | सिलिकॉन नक़्क़ाशी | उच्च नक़्क़ाशी दर, उच्च घनत्व। |
| नाइट्रोजन ट्राइफ्लोराइड | एनएफ3 | चैंबर की सफाई | उच्च दक्षता, कम उत्सर्जन। |
| ऑक्टाफ्लोरोसाइक्लोब्यूटेन | C4F8 | ढांकता हुआ खोदना | साइडवॉल सुरक्षा के लिए पॉलिमराइजिंग गैस। |
| हेक्साफ्लोरोएथेन | C2F6 | ऑक्साइड नक़्क़ाशी/स्वच्छ | लीगेसी गैस, अभी भी व्यापक रूप से उपयोग की जाती है। |
इन फ्लोराइडयुक्त यौगिक की जीवनधारा हैं उच्च मात्रा में विनिर्माण. इनकी एक स्थिर धारा के बिना अर्धचालक में गैसें उत्पादन, लाइनें बंद हो जाती हैं। यह इतना आसान है. यही कारण है कि एरिक मिलर जैसे क्रय प्रबंधक लगातार निगरानी कर रहे हैं आपूर्ति श्रृंखला व्यवधानों के लिए.
उच्च शुद्धता वाली गैसें अर्धचालक उत्पादन की रीढ़ क्यों हैं?
मैं इस बात पर अधिक ज़ोर नहीं दे सकता: पवित्रता ही सब कुछ है।
जब हम बात करते हैं उच्च शुद्धता वाली गैसें, हम वेल्डिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले "औद्योगिक ग्रेड" के बारे में बात नहीं कर रहे हैं। हम 5N (99.999%) या 6N (99.9999%) शुद्धता के बारे में बात कर रहे हैं।
क्यों? क्योंकि ए अर्धचालक उपकरण इसकी विशेषताएँ नैनोमीटर में मापी गई हैं। धातु की अशुद्धता का एक अणु या नमी की थोड़ी सी मात्रा (H2O) शॉर्ट सर्किट का कारण बन सकती है या किसी परत को चिपकने से रोक सकती है।
- नमी: के साथ प्रतिक्रिया करता है फ्लोरीन एचएफ बनाने के लिए, जो गैस वितरण प्रणाली को नष्ट कर देता है।
- ऑक्सीजन: सिलिकॉन को अनियंत्रित रूप से ऑक्सीकृत करता है।
- भारी धातुएँ: ट्रांजिस्टर के विद्युत गुणों को नष्ट करें।
एक आपूर्तिकर्ता के रूप में, हमारा काम यह सुनिश्चित करना है कि उच्च शुद्धता क्सीनन या इलेक्ट्रॉनिक ग्रेड नाइट्रस ऑक्साइड आप सख्त मिलते हैं उद्योग मानक. हम पता लगाने के लिए उन्नत गैस क्रोमैटोग्राफी का उपयोग करते हैं अशुद्धियों का पता लगाएं प्रति अरब भाग (पीपीबी) तक नीचे। एक खरीदार के लिए, विश्लेषण प्रमाणपत्र (सीओए) देखना केवल कागजी काम नहीं है; यह गारंटी है कि उनका अर्धचालक निर्माण उपज में भारी गिरावट का सामना नहीं करना पड़ेगा।
उद्योग ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन और जीडब्ल्यूपी का प्रबंधन कैसे कर रहा है?
कमरे में एक हाथी है: पर्यावरण। अनेक फ्लोराइडयुक्त गैसें ऊँचा हो ग्लोबल वार्मिंग क्षमता (जीडब्ल्यूपी). उदाहरण के लिए, सल्फर हेक्साफ्लोराइड (एसएफ6) सबसे अधिक में से एक है शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैसें मनुष्य को ज्ञात है, जिसका GWP CO2 से हजारों गुना अधिक है।
The अर्धचालक विनिर्माण उद्योग अपने कार्बन पदचिह्न को कम करने के लिए भारी दबाव में है। इससे दो प्रमुख बदलाव हुए:
- उपशमन: फैब्स अपनी निकास लाइनों पर बड़े पैमाने पर "बर्न बॉक्स" या स्क्रबर स्थापित कर रहे हैं। ये प्रणालियाँ अप्रतिक्रियाशील को तोड़ देती हैं ग्रीनहाउस गैस इससे पहले कि इसे वायुमंडल में छोड़ा जाए।
- प्रतिस्थापन: शोधकर्ता विकल्प तलाश रहे हैं खोदना कम GWP वाली गैसें। हालाँकि, ऐसे अणु को ढूंढना जो पर्यावरणीय प्रभाव के बिना C4F8 या SF6 के समान प्रदर्शन करता हो, रासायनिक रूप से कठिन है।
नाइट्रोजन ट्राइफ्लोराइड सफाई के लिए सही दिशा में एक कदम था क्योंकि यह पुराने पीएफसी की तुलना में अधिक आसानी से टूट जाता है, जिसके परिणामस्वरूप कुल मिलाकर कम नुकसान होता है उत्सर्जन यदि एबेटमेंट सिस्टम सही ढंग से काम कर रहे हैं। कम करना ग्रीनहाउस गैस का उत्सर्जन यह अब केवल एक पीआर कदम नहीं है; यह यूरोपीय संघ और अमेरिका में एक नियामक आवश्यकता है।
क्या सेमीकंडक्टर आपूर्ति श्रृंखला विशेष गैस की कमी के प्रति संवेदनशील है?
यदि पिछले कुछ वर्षों ने हमें कुछ सिखाया है, तो वह है आपूर्ति श्रृंखला नाजुक है. सेमीकंडक्टर निर्माता नियॉन से लेकर हर चीज़ की कमी का सामना करना पड़ा है fluoropolymers.
की आपूर्ति फ्लोरीन गैस और इसका व्युत्पन्न फ्लोरस्पार (कैल्शियम फ्लोराइड) के खनन पर निर्भर करता है। चीन इस कच्चे माल का एक प्रमुख वैश्विक स्रोत है। जब भू-राजनीतिक तनाव बढ़ता है या रसद मार्ग अवरुद्ध हो जाते हैं, तो इनकी उपलब्धता महत्वपूर्ण हो जाती है गैसों की प्रक्रिया करें गिरावट, और कीमतें आसमान छूती हैं।
एरिक जैसे खरीदार के लिए, "अप्रत्याशित घटना" का डर वास्तविक है। इसे कम करने के लिए, समझदार कंपनियां अपने आपूर्तिकर्ताओं में विविधता ला रही हैं। वे ऐसे साझेदारों की तलाश में हैं जिनके पास उनका अपना हो आईएसओ-टैंक और लॉजिस्टिक्स नेटवर्क स्थापित किया है। में विश्वसनीयता रसद गैस की शुद्धता जितनी ही महत्वपूर्ण है। आप शुद्धतम प्राप्त कर सकते हैं C4F8 गैस दुनिया में, लेकिन अगर यह किसी बंदरगाह पर फंस गया है, तो यह बेकार है फैब.
हाइड्रोजन फ्लोराइड और अन्य विषाक्त पदार्थों से निपटने के लिए सुरक्षा प्रोटोकॉल क्या हैं?
सुरक्षा हमारे उद्योग का आधार है। अनेक फ्लोरीन युक्त गैसें या तो विषैली, दम घुटने वाली या अत्यधिक प्रतिक्रियाशील होती हैं। हाइड्रोजन फ्लोराइड (एचएफ), जिसे अक्सर गीली खोदाई में उपयोग किया जाता है या उपोत्पाद के रूप में उत्पन्न किया जाता है, विशेष रूप से खतरनाक है। यह त्वचा में प्रवेश करता है और हड्डी की संरचना पर हमला करता है।
इन सामग्रियों को संभालने के लिए कठोर प्रशिक्षण और विशेष उपकरणों की आवश्यकता होती है।
- सिलेंडर: डीओटी/आईएसओ प्रमाणित होना चाहिए और आंतरिक क्षरण के लिए नियमित रूप से निरीक्षण किया जाना चाहिए।
- वाल्व: रिसाव को रोकने के लिए डायाफ्राम वाल्व का उपयोग किया जाता है।
- सेंसर: सेमीकंडक्टर फ़ैब्स गैस का पता लगाने वाले सेंसर लगे हुए हैं जो थोड़ी सी भी लीक होने पर अलार्म चालू कर देते हैं।
जब हम एक सिलेंडर भरते हैं इलेक्ट्रॉनिक ग्रेड नाइट्रस ऑक्साइड या एक विषैला जादू-टोना, हम इसे एक भरे हुए हथियार की तरह मानते हैं। हम सुनिश्चित करते हैं कि कणों को रोकने के लिए सिलेंडर को आंतरिक रूप से पॉलिश किया गया है और वाल्व को ढक कर सील कर दिया गया है। हमारे ग्राहकों के लिए, यह जानते हुए कि वाहक गैस या वगैरह का सुरक्षित, अनुपालक पैकेजिंग में आना एक बड़ी राहत है।
सेमीकंडक्टर निर्माण प्रक्रिया में उपयोग की जाने वाली सामग्रियों के लिए आगे क्या है?
The अर्धचालक उत्पादन रोडमैप आक्रामक है. जैसे-जैसे चिप्स गेट-ऑल-अराउंड (जीएए) ट्रांजिस्टर जैसी 3डी संरचनाओं की ओर बढ़ते हैं, जटिलता बढ़ती जाती है नक़्क़ाशी और सफाई बढ़ जाता है. हम और अधिक विदेशी की मांग देख रहे हैं फ्लोराइडयुक्त गैस मिश्रण जो परमाणु परिशुद्धता के साथ गहरे, संकीर्ण छिद्र बना सकते हैं।
परमाणु परत नक़्क़ाशी (एएलई) एक उभरती हुई तकनीक है जो एक समय में सामग्री की एक परमाणु परत को हटा देती है। इसके लिए अविश्वसनीय रूप से सटीक खुराक की आवश्यकता होती है प्रतिक्रियाशील गैसें. इसके अलावा, "हरित" विनिर्माण के लिए दबाव संभवतः नए को अपनाने के लिए प्रेरित करेगा फ्लोरीन रसायन जो कम के साथ समान प्रदर्शन प्रदान करता है जीडब्ल्यूपी.
भविष्य उन लोगों का है जो गैस संश्लेषण और शुद्धिकरण दोनों में नवाचार कर सकते हैं। जैसे अर्धचालक सामग्री विकसित होते हैं, उन्हें आकार देने के लिए उपयोग की जाने वाली गैसें भी विकसित होनी चाहिए।
चाबी छीनना
- फ्लोरीन आवश्यक है: फ्लोरीन रसायन के लिए प्रमुख प्रवर्तक है खोदना और साफ़ में कदम अर्धचालक विनिर्माण.
- पवित्रता ही राजा है: उच्च शुद्धता (6एन) दोषों को रोकने और सुनिश्चित करने के लिए गैर-परक्राम्य है प्रक्रिया स्थिरता.
- गैसों की विविधता: विभिन्न गैसें जैसे CF4, SF6, और नाइट्रोजन ट्राइफ्लोराइड में विशिष्ट भूमिकाएँ निभाएँ छलरचना.
- पर्यावरणीय प्रभाव: प्रबंधन ग्रीनहाउस गैस का उत्सर्जन और उपशमन एक महत्वपूर्ण उद्योग चुनौती है.
- आपूर्ति सुरक्षा: एक मजबूत आपूर्ति श्रृंखला और उत्पादन रुकने से बचने के लिए विश्वसनीय साझेदार आवश्यक हैं।
जियांग्सू हुआज़होंग गैस में, हम इन चुनौतियों को समझते हैं क्योंकि हम उन्हें हर दिन जीते हैं। चाहे आपको जरूरत हो उच्च शुद्धता क्सीनन आपकी नवीनतम ईच प्रक्रिया या मानक औद्योगिक गैसों की विश्वसनीय डिलीवरी के लिए, हम भविष्य का निर्माण करने वाली तकनीक का समर्थन करने के लिए यहां हैं।
