A modern világ chipeken működik. A zsebében lévő okostelefontól a repülőgép- és űrkutatási irányítási rendszerekig, az apró félvezető eszköz a digitális kor énekeletlen hőse. De mi a hős a hős mögött? Ez a speciális gázok láthatatlan, gyakran illékony világa. Konkrétan fluor kémia döntő szerepet játszik a félvezető gyártás egyszerűen nem pótolható folyamat.

Ha Ön egy ellátási láncot irányít, vagy felügyeli a termékminőséget a félvezető öntöde, tudja, hogy a hibahatár nulla. Egyetlen nedvességcsúcs vagy egy mikroszkopikus részecske tönkreteheti a több millió dolláros gyártási sorozatot. Ez a cikk mélyen belemerül a szerepébe fluor tartalmú gázok – miért használjuk őket, milyen speciális kémia teszi hatékonysá őket, valamint az ellátási lánc stabilitásának és tisztaságának kritikus fontossága. Megvizsgáljuk, hogy ezek hogyan nagy tisztaságú gázok -ben használják etch és a lerakás lépései, és miért a legfontosabb döntés, amelyet ebben az évben meghozhat, ha megbízható partnertől szerzi be őket.

Miért függ ennyire a félvezetőipar a fluortartalmú gázoktól?

Hogy megértsük a félvezető ipar, meg kell nézni a periódusos rendszert. A szilícium a vászon, de fluor az ecset. A félvezető gyártás Az eljárás során anyagrétegeket építenek fel, majd szelektíven eltávolítják őket az áramkörök létrehozásához. Ezt az eltávolítási folyamatot maratásnak nevezik.

Fluor a legelektronegatívabb elem. Egyszerűen fogalmazva, hihetetlenül éhes az elektronokra. Amikor bemutatjuk fluor gáz vagy fluorozott vegyületek plazmakamrába kerülve a fluoratomok agresszív reakcióba lépnek a szilíciummal és szilícium-dioxid. Ez a kémiai reakció a szilárd szilíciumot illékony gázokká (például szilícium-tetrafluoriddá) alakítja, amelyek könnyen eltávolíthatók. E kémiai reakcióképesség nélkül nem tudnánk létrehozni azokat a mikroszkopikus árkokat és érintkezési lyukakat, amelyek a modern élethez szükségesek. elektronikus eszközök.

In nagy volumenű gyártás, a gyorsaság és a precizitás minden. Fluortartalmú gázok biztosítják az áteresztőképesség fenntartásához szükséges magas marási sebességet, ugyanakkor szelektivitást biztosítanak egy anyag átvágásához az alatta lévő réteg károsodása nélkül. Ez egy finom egyensúlyozás kémia és a fizika.

Mitől olyan egyedi a fluor kémia a nagy pontosságú maratáshoz?

Felmerülhet a kérdés, miért nem használunk klórt vagy brómot? Megtesszük, bizonyos rétegeknél. azonban fluor kémia egyedülálló előnyt kínál a szilícium alapú anyagok maratásakor. A szilícium és a fluor közötti kötés hihetetlenül erős. Mikor fluor tartalmú plazma éri az ostyát, a reakció exoterm és spontán.

A varázslat a plazma. Az a félvezető folyamat nagy energiát alkalmazunk egy stabil gázra, mint például a szén-tetrafluoridra (CF4) vagy a kén-hexafluoridra (SF6). Ez széttöri a gázt, és reaktív anyagot szabadít fel fluor radikálisok. Ezek a gyökök megtámadják a felületet ostya.

"A pontosság a etch meghatározza a chip teljesítményét. Ha a gáz tisztasága ingadozik, a marási sebesség is ingadozik, és a hozam összeomlik."

Ez elvezet a koncepcióhoz anizotróp rézkarc – egyenesen levágás, oldalra evés nélkül. Keveréssel fluor mással folyamat gázai, a mérnökök tökéletesen tudják szabályozni az árok profilját. Ez a képesség elengedhetetlen, mivel kisebb csomópontok felé haladunk (7 nm, 5 nm és ez alatt), ahol már egy nanométeres eltérés is hiba.

Hogyan hajtják végre a gázok a félvezetőgyártásban a fejlett maratási folyamatokat?

Maratási folyamatok a szobrászat eszközei a fabs. Két fő típusa van: nedves marás (folyékony vegyszerekkel, mint pl hidrogén-fluorid) és száraz maratással (plazma használatával). Modern fejlett félvezető A csomópontok szinte kizárólag száraz plazmamaratásra támaszkodnak, mert az sokkal pontosabb.

Egy tipikusan plazma maratás sorrend, a fluorozott gáz bemutatásra kerül. Nézzük a használt fajtát:

• Szén-tetrafluorid (CF4): Az oxidmaratás igáslója.
• Oktafluor-ciklobután (C4F8): Polimer réteg felhordására szolgál az árok oldalfalaira, védve azokat, miközben az alja mélyebbre kerül.
• Kén-hexafluorid (SF6): Rendkívül gyors szilíciummaratási sebességéről ismert.

A kölcsönhatás a plazma és a szubsztrát összetett. Ez magában foglalja az ionok általi fizikai bombázást és a gyökök általi kémiai reakciót. A félvezető gyártó berendezések szigorúan ellenőriznie kell e gázok áramlását, nyomását és keverékét. Ha a speciális gáz szennyeződéseket, például nedvességet tartalmaz, hidrogén-fluorsavat képezhet a szállítóvezetékekben vagy a kamrában, korróziót és részecskehibákat okozva.

Miért a nitrogén-trifluorid a kamratisztító alkalmazások királya?

Míg maratás és tisztítás kéz a kézben járnak, a gyártóberendezések tisztítása ugyanolyan létfontosságú, mint az ostya feldolgozása. közben Kémiai gőzleválasztás (CVD), olyan anyagok, mint a szilícium vagy a volfrám rakódnak le az ostyára. Ezek az anyagok azonban a kamra falait is bevonják. Ha ez a maradék felgyülemlik, leválik és az ostyákra esik, hibákat okozva.

Enter Nitrogén-trifluorid (NF3).

Évekkel ezelőtt az ipar használt fluorozott üvegház gázok, mint a C2F6 a kamra tisztításához. Azonban az NF3 szabvány lett kamratisztítási folyamatok nagy hatékonysága miatt. Egy távoli plazmaforrásban lebontva az NF3 hatalmas mennyiségű plazmát termel fluor atomok. Ezek az atomok tisztára súrolják a kamra falait, és a szilárd maradékokat gázzá alakítják, amelyet kiszivattyúznak.

Nitrogén-trifluorid előnyben részesítik, mert magasabb a felhasználási aránya (a ténylegesen több gáz kerül felhasználásra) és alacsonyabb a kibocsátása a régebbiekhez képest tisztítószerek. A létesítménykezelő számára ez kevesebb karbantartási állásidőt és gyorsabb áteresztőképességet jelent.

Mely fluortartalmú vegyületek nélkülözhetetlenek a nagy volumenű gyártáshoz?

A félvezető ellátási lánc konkrét kosárra támaszkodik fluortartalmú gázok. Mindegyiknek van saját "receptje" vagy alkalmazása. at Jiangsu Huazhong gáz, hatalmas keresletet látunk a következők iránt:

Ezek fluorozott vegyületek éltető elemei nagy volumenű gyártás. Ezek folyamatos áramlása nélkül gázok a félvezetőben gyártás, a sorok leállnak. Ez ilyen egyszerű. Ez az oka annak, hogy a beszerzési menedzserek, mint például Eric Miller, folyamatosan figyelemmel kísérik a ellátási lánc zavarok miatt.

Miért a nagy tisztaságú gázok képezik a félvezető hozam gerincét?

Nem tudom elégszer hangsúlyozni: a tisztaság minden.

Amikor arról beszélünk nagy tisztaságú gázok, nem a hegesztéshez használt "ipari minőségű"-ről beszélünk. 5N (99,999%) vagy 6N (99,9999%) tisztaságról beszélünk.

Miért? Mert a félvezető eszköz nanométerben mért jellemzőkkel rendelkezik. Egyetlen molekula fémszennyeződés vagy nyomnyi nedvesség (H2O) rövidzárlatot okozhat, vagy megakadályozhatja a réteg összetapadását.

• Nedvesség: -vel reagál fluor HF létrehozására, amely korrodálja a gázellátó rendszert.
• Oxigén: A szilíciumot ellenőrizhetetlenül oxidálja.
• Nehézfémek: Megsemmisíti a tranzisztor elektromos tulajdonságait.

Beszállítóként az a feladatunk, hogy a nagy tisztaságú Xenon vagy Elektronikus minőségű dinitrogén-oxid kapsz megfelel szigorú ipari szabványok. A kimutatáshoz fejlett gázkromatográfiát használunk nyomnyi szennyeződést ppb-ig. A vevő számára az elemzési tanúsítvány (COA) megtekintése nem csupán papírmunka; ez a garancia arra, hogy az övék félvezető gyártás nem fog katasztrofális hozamcsökkenéssel szembesülni.

Hogyan kezeli az iparág az üvegházhatású gázok kibocsátását és a GWP-t?

Egy elefánt van a szobában: a környezet. Sokan fluorozott gázok magas Globális felmelegedési potenciál (GWP). Például Kén-hexafluorid (SF6) az egyik legtöbb erős üvegházhatású gázok az ember által ismert, GWP-je több ezerszer nagyobb, mint a CO2.

A félvezető-gyártó ipar hatalmas nyomás nehezedik szénlábnyomának csökkentése érdekében. Ez két jelentős változáshoz vezetett:

1. Csökkentés: Fabs masszív "égető dobozokat" vagy gázmosókat szerelnek a kipufogóvezetékeikre. Ezek a rendszerek lebontják a reagálatlant üvegházhatású gáz mielőtt a légkörbe kerül.
2. Csere: A kutatók alternatívát keresnek etch alacsonyabb GWP-vel rendelkező gázok. Kémiailag nehéz azonban olyan molekulát találni, amely ugyanolyan jól teljesít, mint a C4F8 vagy az SF6 környezeti hatás nélkül.

Nitrogén-trifluorid lépés volt a helyes irányba a tisztítás terén, mert könnyebben tönkremegy, mint a régebbi PFC-k, így összességében kevesebb kibocsátás ha a csökkentési rendszerek megfelelően működnek. Csökkentő üvegházhatású gázok kibocsátása már nem csak PR lépés; ez szabályozási követelmény az EU-ban és az Egyesült Államokban.

A félvezető-ellátási lánc érzékeny a speciális gázhiányra?

Ha az elmúlt néhány év megtanított nekünk valamit, akkor az az ellátási lánc törékeny. Félvezető gyártók a neontól a neonig mindenben hiány volt fluorpolimerek.

A kínálat fluor gáz és származékai a fluorpát (kalcium-fluorid) bányászatától függ. Kína ennek a nyersanyagnak a fő globális forrása. Amikor a geopolitikai feszültségek nőnek vagy a logisztikai útvonalak eltömődnek, ezek elérhetősége kritikus folyamat gázai csökken, az árak pedig az egekbe szöknek.

Egy olyan vásárló számára, mint Eric, valós a „Vis Maior” félelme. Ennek enyhítésére a hozzáértő cégek diverzifikálják beszállítóikat. Olyan partnereket keresnek, akiknek sajátjuk van izo-tankok és logisztikai hálózatokat hoztak létre. Megbízhatóság benne logisztika ugyanolyan fontos, mint a gáz tisztasága. Megkaphatod a legtisztábbat C4F8 gáz a világon, de ha elakad egy kikötőben, akkor használhatatlan a fab.

Mik a biztonsági protokollok a hidrogén-fluorid és más mérgező anyagok kezelésére?

A biztonság iparágunk alapköve. Sokan fluor tartalmú A gázok vagy mérgezőek, fulladást okoznak, vagy erősen reakcióképesek. Hidrogén-fluorid (HF), amelyet gyakran használnak nedves maratáshoz vagy melléktermékként képződnek, különösen veszélyes. Behatol a bőrbe és megtámadja a csontszerkezetet.

Ezen anyagok kezelése szigorú képzést és speciális felszerelést igényel.

• Hengerek: DOT/ISO tanúsítvánnyal kell rendelkeznie, és rendszeresen ellenőrizni kell a belső korrózió szempontjából.
• Szelepek: A szivárgás megakadályozására membránszelepeket használnak.
• Érzékelők: Félvezető fabs gázérzékelő érzékelők borítják, amelyek a legkisebb szivárgás esetén riasztást indítanak el.

Amikor megtöltünk egy hengert azzal Elektronikus minőségű dinitrogén-oxid vagy egy mérgező maratószer, úgy kezeljük, mint egy töltött fegyvert. Gondoskodunk arról, hogy a palack belülről polírozott legyen a részecskék képződésének elkerülése érdekében, és hogy a szelep kupakkal és tömítéssel legyen ellátva. Ügyfeleink számára, tudva, hogy a vivőgáz vagy a maratószer biztonságos, megfelelő csomagolásban érkezik, nagy könnyebbséget jelent.

Mi vár a félvezetőgyártási folyamatban használt anyagokra?

A félvezető gyártás az útiterv agresszív. Ahogy a chipek a 3D-s struktúrákra, például a Gate-All-Around (GAA) tranzisztorokra költöznek, a maratás és tisztítás növeli. Látjuk, hogy igény van több egzotikumra fluorozott gáz olyan keverékek, amelyek atomi pontossággal képesek mély, keskeny lyukakat marni.

Atomréteg-rézkarc (ALE) egy olyan feltörekvő technika, amely egy-egy atomréteget távolít el. Ez hihetetlenül pontos adagolást igényel reaktív gázok. Ezen túlmenően a „zöld” gyártás iránti törekvés valószínűleg az újak bevezetését fogja ösztönözni fluor kémia amely alacsonyabb teljesítményt nyújt GWP.

A jövő azoké, akik mind a gázszintézis, mind a tisztítás terén innovációra képesek. As félvezető anyagok fejlődni, a formáló gázoknak is fejlődniük kell.

Kulcs elvitelek

• A fluor elengedhetetlen: Fluor kémia a kulcs lehetővé teszi etch és tiszta lép be félvezető gyártás.
• A tisztaság a király: Nagy tisztaságú (6N) nem alku tárgya a hibák megelőzése és biztosítása érdekében folyamat stabilitása.
• Különféle gázok: Különböző gázok, mint a CF4, SF6 és Nitrogén-trifluorid meghatározott szerepeket tölt be gyártás.
• Környezeti hatás: Irányítás üvegházhatású gázok kibocsátása és mérséklődés kritikus iparági kihívás.
• Ellátásbiztonság: Egy robusztus ellátási lánc és megbízható partnerekre van szükség a termelési leállások elkerülése érdekében.

A Jiangsu Huazhong Gasnél megértjük ezeket a kihívásokat, mert mindennap élünk velük. Akár kell Nagy tisztaságú Xenon Az Ön legújabb maratási folyamata vagy a szabványos ipari gázok megbízható szállítása érdekében itt vagyunk, hogy támogassuk a jövőt építő technológiát.