Moderni svijet radi na čipovima. Od pametnog telefona u vašem džepu do sustava za navođenje u zrakoplovnom inženjerstvu, mali poluvodički uređaj je neopjevani heroj digitalnog doba. Ali što je heroj iza heroja? To je nevidljivi, često nepostojani svijet specijalnih plinova. konkretno, kemija fluora igra ključnu ulogu u semiconductor manufacturing proces koji se jednostavno ne može zamijeniti.

Ako upravljate opskrbnim lancem ili nadgledate kvalitetu proizvoda u a poluvodič ljevaonica, znate da je margina pogreške nula. Jedan skok vlage ili mikroskopska čestica može uništiti proizvodnju vrijednu više milijuna dolara. Ovaj članak duboko zaranja u ulogu koji sadrže fluor plinovi — zašto ih koristimo, specifična kemija koja ih čini učinkovitima i kritična važnost stabilnosti i čistoće opskrbnog lanca. Istražit ćemo kako ove plinovi visoke čistoće koriste se u nagrizati i korake polaganja te zašto je nabava od pouzdanog partnera najvažnija odluka koju možete donijeti ove godine.

Zašto je industrija poluvodiča toliko ovisna o plinovima koji sadrže fluor?

Da bismo razumjeli industrija poluvodiča, morate pogledati periodni sustav elemenata. Silicij je platno, ali fluor je četka. The izrada poluvodiča proces uključuje izgradnju slojeva materijala i zatim njihovo selektivno uklanjanje da bi se stvorili strujni krugovi. Ovaj postupak uklanjanja naziva se jetkanje.

Fluor je najelektronegativniji element. Jednostavno rečeno, nevjerojatno je gladan elektrona. Kada predstavljamo plin fluor ili fluorirani spojevi u plazma komoru, atomi fluora agresivno reagiraju sa silicijem i silicijev dioksid. Ova kemijska reakcija pretvara kruti silicij u hlapljive plinove (kao što je silicijev tetrafluorid) koji se lako mogu ispumpati. Bez ove kemijske reaktivnosti ne bismo mogli stvoriti mikroskopske kanale i kontaktne rupe potrebne za moderne elektronički uređaji.

U proizvodnja velikih količina, brzina i preciznost su sve. Plinovi koji sadrže fluor pružaju visoke stope graviranja potrebne za održavanje visoke propusnosti, a istovremeno nude selektivnost za rezanje jednog materijala bez oštećenja sloja ispod njega. To je delikatan čin balansiranja kemija i fizike.

Što čini kemiju fluora tako jedinstvenom za visokoprecizno jetkanje?

Možda se pitate zašto ne koristiti klor ili brom? Imamo, za određene slojeve. međutim, kemija fluora nudi jedinstvenu prednost kod jetkanja materijala na bazi silicija. Veza između silicija i fluora je nevjerojatno jaka. kada koji sadrže fluor plazma pogodi pločicu, reakcija je egzotermna i spontana.

Čarolija se događa u plazma. u a poluvodički proces komori, primjenjujemo visoku energiju na stabilan plin poput ugljikovog tetrafluorida (CF4) ili sumpornog heksafluorida (SF6). Ovo razbija plin, oslobađajući reaktivne tvari fluor radikali. Ovi radikali napadaju površinu napolitanka.

"Preciznost nagrizati definira performanse čipa. Ako čistoća vašeg plina varira, vaša stopa jetkanja varira, a vaš prinos pada."

To dovodi do koncepta anizotropan jetkanje—rezanje ravno prema dolje bez jedenja sa strane. Miješanjem fluor s drugim procesni plinovi, inženjeri mogu savršeno kontrolirati profil rova. Ova mogućnost je neophodna dok prelazimo na manje čvorove (7nm, 5nm i niže), gdje je čak i nanometar odstupanja neuspjeh.

Kako plinovi u proizvodnji poluvodiča pokreću napredne procese jetkanja?

Procesi jetkanja su alati za kiparstvo fabs. Postoje dvije glavne vrste: mokro jetkanje (upotrebom tekućih kemikalija poput fluorovodik) i suho jetkanje (koristeći plazmu). Moderno napredni poluvodič čvorovi se gotovo isključivo oslanjaju na jetkanje suhom plazmom jer je daleko preciznije.

U tipičnom plazma jetkanje slijed, a fluorirani plin je uveden. Pogledajmo korištenu raznolikost:

• Ugljikov tetrafluorid (CF4): Radni konj za jetkanje oksida.
• oktafluorciklobutan (C4F8): Koristi se za nanošenje polimernog sloja na bočne stijenke rova, štiteći ih dok je dno dublje urezano.
• Sumporni heksafluorid (SF6): Poznat po iznimno brzim brzinama jetkanja silicija.

Interakcija između plazma i supstrat je složeno. Uključuje fizičko bombardiranje ionima i kemijsku reakciju radikala. The oprema za proizvodnju poluvodiča moraju strogo kontrolirati protok, tlak i smjesu ovih plinova. Ako je specijalni plin sadrži nečistoće poput vlage, može stvoriti fluorovodičnu kiselinu unutar dovodnih linija ili komore, uzrokujući koroziju i oštećenja čestica.

Zašto je dušikov trifluorid kralj među aplikacijama za čišćenje komora?

Dok jetkanje i čišćenje idu ruku pod ruku, čišćenje proizvodne opreme jednako je važno kao i obrada vafla. Tijekom Kemijsko taloženje iz pare (CVD), materijali poput silicija ili volframa talože se na pločicu. Međutim, ti materijali također oblažu zidove komore. Ako se taj ostatak nakupi, on se ljušti i pada na oblatne, uzrokujući oštećenja.

Uđi Dušikov trifluorid (NF3).

Prije mnogo godina, industrija je koristila fluorirani staklenik plinovi poput C2F6 za čišćenje komore. Međutim, NF3 je postao standard za procesi čišćenja komore zbog svoje visoke učinkovitosti. Kada se razgradi u udaljenom izvoru plazme, NF3 stvara ogromnu količinu atomi fluora. Ovi atomi čiste stijenke komore, pretvarajući krute ostatke u plin koji se ispumpava.

Dušikov trifluorid preferira se jer ima veću stopu iskorištenja (stvarno se koristi više plina) i niže emisije u usporedbi sa starijim sredstva za čišćenje. Za upravitelja objekta to znači manje zastoja radi održavanja i brži protok.

Koji su fluorirani spojevi bitni za proizvodnju velikih količina?

The lanac opskrbe poluvodiča oslanja se na košaricu specifičnih plinovi koji sadrže fluor. Svaki ima određeni "recept" ili primjenu. na Jiangsu Huazhong plin, vidimo veliku potražnju za sljedećim:

ove fluorirani spojevi su krvotok života proizvodnja velikih količina. Bez stalnog toka ovih plinovi u poluvodiču proizvodnja, linije prestaju. Tako je jednostavno. To je razlog zašto menadžeri nabave poput Erica Millera neprestano prate opskrbnog lanca za smetnje.

Zašto su plinovi visoke čistoće okosnica proizvodnje poluvodiča?

Ne mogu ovo dovoljno naglasiti: čistoća je sve.

Kada govorimo o plinovi visoke čistoće, ne govorimo o "industrijskom stupnju" koji se koristi za zavarivanje. Govorimo o 5N (99,999%) ili 6N (99,9999%) čistoći.

zašto Jer a poluvodički uređaj ima značajke mjerene u nanometrima. Jedna molekula metalne nečistoće ili tragovi vlage (H2O) mogu uzrokovati kratki spoj ili spriječiti prianjanje sloja.

• Vlaga: Reagira sa fluor stvoriti HF, koji nagriza sustav za isporuku plina.
• Kisik: Nekontrolirano oksidira silicij.
• Teški metali: Uništiti električna svojstva tranzistora.

Kao dobavljača, naš posao je osigurati da Xenon visoke čistoće ili Elektronski stupanj dušikovog oksida primate ispunjava stroge industrijski standardi. Za otkrivanje koristimo naprednu plinsku kromatografiju nečistoće u tragovima sve do dijelova na milijardu (ppb). Za kupca, uvid u potvrdu o analizi (COA) nije samo papirologija; to je jamstvo da njihova izrada poluvodiča neće se suočiti s katastrofalnim padom prinosa.

Kako industrija upravlja emisijama stakleničkih plinova i GWP-om?

U sobi je slon: okolina. mnogi fluorirani plinovi imati visoku Potencijal globalnog zagrijavanja (GWP). na primjer, Sumporni heksafluorid (SF6) jedan je od naj snažni staklenički plinovi poznat čovjeku, s GWP tisućama puta većim od CO2.

The industrija proizvodnje poluvodiča je pod golemim pritiskom da smanji svoj ugljični otisak. To je dovelo do dvije velike promjene:

1. Smanjenje: Fabs ugrađuju masivne "kutije za spaljivanje" ili čistače na svoje ispušne cijevi. Ovi sustavi razgrađuju nereagirane staklenički plin prije nego što se ispusti u atmosferu.
2. Zamjena: Istraživači traže alternativu nagrizati plinovi s nižim GWP-om. Međutim, kemijski je teško pronaći molekulu koja djeluje jednako dobro kao C4F8 ili SF6 bez utjecaja na okoliš.

Dušikov trifluorid bio je korak u pravom smjeru za čišćenje jer se lakše kvari od starijih PFC-a, što rezultira manjim ukupnim emisija rade li sustavi za smanjenje emisija ispravno. Smanjenje emisije stakleničkih plinova više nije samo PR potez; to je regulatorni zahtjev u EU i SAD-u.

Je li lanac opskrbe poluvodiča osjetljiv na nestašice specijalnih plinova?

Ako su nas posljednjih nekoliko godina ičemu naučili, to je da opskrbnog lanca je krhak. Proizvođači poluvodiča suočili su se s nestašicom svega, od neonskih do fluoropolimeri.

Opskrba plin fluor i njegovih derivata ovisi o rudarenju fluorita (kalcijev fluorid). Kina je glavni svjetski izvor ove sirovine. Kada porastu geopolitičke napetosti ili se logistički putovi začepe, dostupnost ovih podataka je kritična procesni plinovi pada, a cijene vrtoglavo rastu.

Za kupca poput Erica, strah od "više sile" je stvaran. Kako bi to ublažile, pametne tvrtke diverzificiraju svoje dobavljače. Traže partnere koji posjeduju svoje izo-tankovi i imaju uspostavljene logističke mreže. Pouzdanost u logistika je jednako važna kao i čistoća plina. Možete imati najčišći plin C4F8 u svijetu, ali ako je zapeo u luci, beskoristan je za fab.

Koji su sigurnosni protokoli za rukovanje vodikovim fluoridom i drugim otrovnim materijalima?

Sigurnost je temelj naše industrije. mnogi koji sadrže fluor plinovi su ili otrovni, gušeći ili visoko reaktivni. vodikov fluorid (HF), koji se često koristi u mokrom jetkanju ili nastaje kao nusprodukt, posebno je opasan. Prodire kroz kožu i napada strukturu kostiju.

Rukovanje ovim materijalima zahtijeva rigoroznu obuku i specijaliziranu opremu.

• Cilindri: Mora imati DOT/ISO certifikat i redovito se provjeravati zbog unutarnje korozije.
• Ventili: Za sprječavanje curenja koriste se membranski ventili.
• Senzori: Tvornice poluvodiča pokriveni su senzorima za detekciju plina koji aktiviraju alarme pri najmanjem curenju.

Kada punimo cilindar sa Elektronski stupanj dušikovog oksida ili otrovni bakrorez, tretiramo ga kao napunjeno oružje. Osiguravamo da je cilindar iznutra poliran kako bi se spriječile čestice i da je ventil zatvoren i zabrtvljen. Za naše klijente, znajući da je plin nosač ili sredstvo za nagrizanje stiže u sigurnom, usklađenom pakiranju veliko je olakšanje.

Što je pred nama za materijale koji se koriste u procesu proizvodnje poluvodiča?

The proizvodnja poluvodiča putokaz je agresivan. Kako čipovi prelaze na 3D strukture kao što su Gate-All-Around (GAA) tranzistori, složenost jetkanje i čišćenje povećava se. Vidimo potražnju za više egzotike fluorirani plin smjese koje mogu urezivati duboke, uske rupe s atomskom preciznošću.

Jetkanje atomskog sloja (ALE) je tehnika u nastajanju koja uklanja materijal jedan po jedan atomski sloj. To zahtijeva nevjerojatno precizno doziranje reaktivni plinovi. Nadalje, poticanje "zelene" proizvodnje vjerojatno će potaknuti usvajanje novih kemija fluora koji nudi iste performanse s nižim GWP.

Budućnost pripada onima koji mogu uvesti inovacije u sintezi i pročišćavanju plina. Kao poluvodički materijali evoluirati, moraju evoluirati i plinovi korišteni za njihovo oblikovanje.

Ključni podaci za van

• Fluor je neophodan: Kemija fluora je ključni pokretač za nagrizati i čistim ulazi semiconductor manufacturing.
• Čistoća je kralj: Visoke čistoće (6N) ne može se pregovarati kako bi se spriječili nedostaci i osigurali stabilnost procesa.
• Raznolikost plinova: Različiti plinovi poput CF4, SF6 i Dušikov trifluorid služiti određene uloge u izmišljanje.
• Utjecaj na okoliš: Upravljanje emisije stakleničkih plinova i smanjenje kritičan je izazov za industriju.
• Sigurnost opskrbe: Robusna opskrbnog lanca i pouzdani partneri su potrebni kako bi se izbjegli zastoji u proizvodnji.

Mi u Jiangsu Huazhong Gasu razumijemo ove izazove jer ih živimo svaki dan. Trebate li Xenon visoke čistoće za vaš najnoviji proces jetkanja ili pouzdanu isporuku standardnih industrijskih plinova, ovdje smo da podržimo tehnologiju koja gradi budućnost.