Dunia modern berjalan dengan chip. Dari ponsel cerdas di saku Anda hingga sistem panduan di bidang teknik luar angkasa, semuanya kecil perangkat semikonduktor adalah pahlawan tanpa tanda jasa di era digital. Tapi apa pahlawan di balik pahlawan itu? Ini adalah dunia gas khusus yang tidak terlihat dan seringkali mudah berubah. Secara khusus, kimia fluor memainkan peran penting dalam manufaktur semikonduktor proses yang tidak bisa digantikan.

Jika Anda mengelola rantai pasokan atau mengawasi kualitas produk di a semikonduktor pengecoran, Anda tahu bahwa margin kesalahan adalah nol. Satu lonjakan kelembapan atau partikel mikroskopis dapat merusak proses produksi bernilai jutaan dolar. Artikel ini mendalami peran mengandung fluor gas—alasan kita menggunakannya, bahan kimia spesifik yang membuatnya efektif, dan pentingnya stabilitas dan kemurnian rantai pasokan. Kami akan mengeksplorasi bagaimana hal ini gas dengan kemurnian tinggi digunakan di mengetsa dan langkah-langkah deposisi, dan mengapa mengambilnya dari mitra yang dapat diandalkan adalah keputusan paling penting yang dapat Anda buat tahun ini.

Mengapa industri semikonduktor sangat bergantung pada gas yang mengandung fluor?

Untuk memahami industri semikonduktor, Anda harus melihat tabel periodik. Silikon adalah kanvasnya, tapi fluor adalah kuasnya. Itu fabrikasi semikonduktor Prosesnya melibatkan pembuatan lapisan material dan kemudian secara selektif menghilangkannya untuk membuat sirkuit. Proses penghapusan ini disebut etsa.

Fluor merupakan unsur yang paling elektronegatif. Sederhananya, ia sangat haus akan elektron. Saat kami memperkenalkan gas fluor atau senyawa berfluorinasi ke dalam ruang plasma, atom fluor bereaksi secara agresif dengan silikon dan silikon dioksida. Reaksi kimia ini mengubah silikon padat menjadi gas yang mudah menguap (seperti silikon tetrafluorida) yang dapat dengan mudah dipompa keluar. Tanpa reaktivitas kimia ini, kita tidak dapat membuat parit mikroskopis dan lubang kontak yang diperlukan untuk teknologi modern perangkat elektronik.

Di dalam manufaktur dalam jumlah besar, kecepatan dan presisi adalah segalanya. Gas yang mengandung fluor memberikan tingkat etsa tinggi yang diperlukan untuk mempertahankan hasil, sekaligus menawarkan selektivitas untuk memotong satu material tanpa merusak lapisan di bawahnya. Ini adalah tindakan penyeimbangan yang rumit kimia dan fisika.

Apa yang membuat kimia fluor begitu unik untuk pengetsaan presisi tinggi?

Anda mungkin bertanya, mengapa tidak menggunakan klorin atau brom? Kami melakukannya, untuk lapisan tertentu. Namun, kimia fluor menawarkan keuntungan unik saat mengetsa bahan berbasis silikon. Ikatan antara silikon dan fluor sangat kuat. Kapan mengandung fluor plasma mengenai wafer, reaksinya eksotermik dan spontan.

Keajaiban terjadi di plasma. dalam sebuah proses semikonduktor ruang, kami menerapkan energi tinggi pada gas stabil seperti Karbon Tetrafluorida (CF4) atau Sulfur Heksafluorida (SF6). Ini memecah gas, melepaskan reaktif fluor radikal. Radikal ini menyerang permukaan kue wafer.

“Ketepatan dari mengetsa mendefinisikan kinerja chip. Jika kemurnian gas Anda berfluktuasi, laju etsa Anda berfluktuasi, dan hasil panen Anda menurun."

Hal ini mengarah pada konsep anisotropik etsa—memotong lurus ke bawah tanpa makan ke samping. Dengan mencampurkan fluor dengan lainnya gas proses, para insinyur dapat mengontrol profil parit dengan sempurna. Kemampuan ini sangat penting saat kita beralih ke node yang lebih kecil (7nm, 5nm, dan di bawahnya), di mana deviasi nanometer pun merupakan kegagalan.

Bagaimana gas dalam manufaktur semikonduktor mendorong proses etsa yang canggih?

Proses etsa adalah alat memahat dari luar biasa. Ada dua jenis utama: etsa basah (menggunakan bahan kimia cair seperti hidrogen fluorida) dan etsa kering (menggunakan plasma). Modern semikonduktor tingkat lanjut node hampir secara eksklusif mengandalkan etsa plasma kering karena jauh lebih presisi.

Secara tipikal etsa plasma urutan, a gas berfluorinasi diperkenalkan. Mari kita lihat variasi yang digunakan:

• Karbon Tetrafluorida (CF4): Pekerja keras untuk etsa oksida.
• Oktafluorosiklobutana (C4F8): Digunakan untuk menyimpan lapisan polimer di dinding samping parit, melindunginya saat bagian bawahnya tergores lebih dalam.
• Sulfur Heksafluorida (SF6): Dikenal dengan tingkat etsa silikon yang sangat cepat.

Interaksi antara plasma dan itu substrat itu rumit. Ini melibatkan pemboman fisik oleh ion dan reaksi kimia oleh radikal. Itu peralatan manufaktur semikonduktor harus secara ketat mengontrol aliran, tekanan, dan campuran gas-gas ini. Jika gas khusus mengandung kotoran seperti uap air, dapat membentuk asam fluorida di dalam jalur pengiriman atau ruang, menyebabkan korosi dan cacat partikel.

Mengapa Nitrogen Trifluorida adalah rajanya aplikasi pembersih ruangan?

Ketika etsa dan pembersihan Berjalan beriringan, membersihkan peralatan produksi sama pentingnya dengan memproses wafer. Selama Deposisi Uap Kimia (CVD), bahan seperti silikon atau tungsten disimpan ke wafer. Namun bahan tersebut juga melapisi dinding ruangan. Jika residu ini menumpuk, ia akan terkelupas dan jatuh ke wafer, menyebabkan cacat.

Masuk Nitrogen Trifluorida (NF3).

Bertahun-tahun yang lalu, industri menggunakan rumah kaca berfluorinasi gas seperti C2F6 untuk pembersihan ruang. Namun, NF3 telah menjadi standarnya proses pembersihan ruang karena efisiensinya yang tinggi. Ketika dipecah dalam sumber plasma jarak jauh, NF3 menghasilkan sejumlah besar atom fluor. Atom-atom ini membersihkan dinding ruangan, mengubah residu padat menjadi gas yang dipompa keluar.

Nitrogen Trifluorida lebih disukai karena memiliki tingkat pemanfaatan yang lebih tinggi (lebih banyak gas yang digunakan) dan emisi yang lebih rendah dibandingkan dengan yang lebih tua agen pembersih. Bagi manajer fasilitas, ini berarti lebih sedikit waktu henti untuk pemeliharaan dan hasil yang lebih cepat.

Senyawa berfluorinasi manakah yang penting untuk produksi bervolume tinggi?

Itu rantai pasokan semikonduktor bergantung pada sekeranjang spesifik gas yang mengandung fluor. Masing-masing memiliki “resep” atau aplikasi tertentu. Di Gas Jiangsu Huazhong, kami melihat permintaan yang sangat besar terhadap hal-hal berikut:

Ini senyawa berfluorinasi adalah sumber kehidupan manufaktur dalam jumlah besar. Tanpa aliran ini gas dalam semikonduktor produksi, jalur berhenti. Sesederhana itu. Inilah sebabnya mengapa manajer pembelian seperti Eric Miller terus memantaunya rantai pasokan untuk gangguan.

Mengapa gas dengan kemurnian tinggi menjadi tulang punggung hasil semikonduktor?

Saya sangat menekankan hal ini: Kemurnian adalah segalanya.

Ketika kita berbicara tentang gas dengan kemurnian tinggi, kita tidak berbicara tentang "kelas industri" yang digunakan untuk pengelasan. Kita berbicara tentang kemurnian 5N (99,999%) atau 6N (99,9999%).

Mengapa? Karena a perangkat semikonduktor memiliki fitur yang diukur dalam nanometer. Satu molekul pengotor logam atau sejumlah kecil uap air (H2O) dapat menyebabkan korsleting atau mencegah lapisan menempel.

• kelembaban: Bereaksi dengan fluor untuk menciptakan HF, yang menimbulkan korosi pada sistem pengiriman gas.
• Oksigen: Mengoksidasi silikon secara tidak terkendali.
• Logam Berat: Hancurkan sifat kelistrikan transistor.

Sebagai pemasok, tugas kami adalah memastikan bahwa Xenon dengan kemurnian tinggi atau Nitrous Oksida Tingkat Elektronik Anda menerima memenuhi ketat standar industri. Kami menggunakan kromatografi gas canggih untuk mendeteksi jejak kotoran hingga bagian per miliar (ppb). Bagi pembeli, melihat Certificate of Analysis (COA) bukan hanya sekedar dokumen; itu adalah jaminan bahwa mereka fabrikasi semikonduktor tidak akan menghadapi penurunan hasil panen yang dahsyat.

Bagaimana industri mengelola emisi gas rumah kaca dan GWP?

Ada gajah di dalam ruangan: lingkungan. Banyak gas berfluorinasi memiliki tinggi Potensi Pemanasan Global (GWP). Misalnya, Sulfur Heksafluorida (SF6) adalah salah satu yang paling banyak gas rumah kaca yang kuat diketahui manusia, dengan GWP ribuan kali lebih tinggi dari CO2.

Itu industri manufaktur semikonduktor berada di bawah tekanan besar untuk mengurangi jejak karbonnya. Hal ini menyebabkan dua perubahan besar:

1. Pengurangan: luar biasa sedang memasang "kotak pembakaran" atau scrubber besar-besaran di saluran pembuangannya. Sistem ini memecah yang tidak bereaksi gas rumah kaca sebelum dilepaskan ke atmosfer.
2. Pergantian: Para peneliti sedang mencari alternatif mengetsa gas dengan GWP lebih rendah. Namun, sulit untuk menemukan molekul yang memiliki kinerja sebaik C4F8 atau SF6 tanpa dampak kimia terhadap lingkungan.

Nitrogen Trifluorida merupakan langkah tepat dalam pembersihan karena bahan ini lebih mudah terurai dibandingkan PFC lama, sehingga menghasilkan lebih sedikit limbah secara keseluruhan emisi jika sistem pengurangan bekerja dengan benar. Mengurangi emisi gas rumah kaca bukan lagi sekedar langkah PR; ini merupakan persyaratan peraturan di UE dan AS.

Apakah rantai pasokan semikonduktor rentan terhadap kekurangan gas khusus?

Jika beberapa tahun terakhir telah mengajarkan kita sesuatu, itu adalah rantai pasokan rapuh. Produsen semikonduktor telah menghadapi kekurangan segala sesuatu mulai dari neon hingga fluoropolimer.

Pasokan gas fluor dan turunannya bergantung pada penambangan fluorspar (kalsium fluorida). Tiongkok adalah sumber utama bahan baku ini secara global. Ketika ketegangan geopolitik meningkat atau jalur logistik tersumbat, ketersediaan hal-hal tersebut menjadi sangat penting gas proses turun, dan harga meroket.

Bagi pembeli seperti Eric, ketakutan akan "Force Majeure" adalah nyata. Untuk mengurangi hal ini, perusahaan yang cerdas melakukan diversifikasi pemasok mereka. Mereka mencari mitra yang memiliki miliknya sendiri iso-tank dan telah membangun jaringan logistik. Keandalan di logistik sama pentingnya dengan kemurnian gas. Anda dapat memiliki yang paling murni gas C4F8 di dunia, tetapi jika terjebak di pelabuhan, tidak ada gunanya luar biasa.

Apa protokol keselamatan dalam menangani Hidrogen Fluorida dan bahan beracun lainnya?

Keselamatan adalah landasan industri kami. Banyak mengandung fluor gas bersifat beracun, menyebabkan sesak napas, atau sangat reaktif. Hidrogen Fluorida (HF), yang sering digunakan dalam proses etsa basah atau dihasilkan sebagai produk sampingan, sangatlah berbahaya. Ia menembus kulit dan menyerang struktur tulang.

Penanganan bahan-bahan ini memerlukan pelatihan yang ketat dan peralatan khusus.

• Silinder: Harus bersertifikat DOT/ISO dan diperiksa secara berkala untuk mengetahui adanya korosi internal.
• katup: Katup diafragma digunakan untuk mencegah kebocoran.
• Sensor: Hebatnya semikonduktor tercakup dalam sensor pendeteksi gas yang memicu alarm jika terjadi kebocoran sekecil apa pun.

Saat kita mengisi silinder dengan Nitrous Oksida Tingkat Elektronik atau etsa beracun, kami memperlakukannya seperti senjata yang diisi peluru. Kami memastikan silinder dipoles secara internal untuk mencegah partikulat dan katup ditutup dan disegel. Bagi pelanggan kami, mengetahui bahwa gas pembawa atau etsa yang tiba dalam kemasan yang aman dan sesuai adalah hal yang sangat melegakan.

Apa yang akan terjadi pada bahan yang digunakan dalam proses fabrikasi semikonduktor?

Itu produksi semikonduktor peta jalan bersifat agresif. Saat chip berpindah ke struktur 3D seperti transistor Gate-All-Around (GAA), kompleksitasnya menjadi semakin besar etsa dan pembersihan meningkat. Kami melihat permintaan yang lebih eksotik gas berfluorinasi campuran yang dapat mengetsa lubang yang dalam dan sempit dengan presisi atom.

Etsa Lapisan Atom (ALE) adalah teknik baru yang menghilangkan material satu lapisan atom pada satu waktu. Hal ini memerlukan dosis yang sangat tepat gas reaktif. Selain itu, dorongan untuk manufaktur “ramah lingkungan” kemungkinan akan mendorong penerapan teknologi baru kimia fluor yang menawarkan kinerja yang sama dengan lebih rendah GWP.

Masa depan adalah milik mereka yang mampu berinovasi dalam sintesis dan pemurnian gas. Sebagai bahan semikonduktor berevolusi, gas yang digunakan untuk membentuknya juga harus berevolusi.

Poin Penting

• Fluor itu Penting: Kimia fluor adalah penggerak utama untuk mengetsa Dan bersih melangkah masuk manufaktur semikonduktor.
• Kemurnian adalah Raja: Kemurnian tinggi (6N) tidak dapat dinegosiasikan untuk mencegah cacat dan memastikan stabilitas proses.
• Berbagai Gas: Gas yang berbeda seperti CF4, SF6, dan Nitrogen Trifluorida melayani peran tertentu dalam pembuatan.
• Dampak Lingkungan: Mengelola emisi gas rumah kaca Dan pengurangan merupakan tantangan industri yang penting.
• Keamanan Pasokan: Kuat rantai pasokan dan mitra yang dapat diandalkan diperlukan untuk menghindari penghentian produksi.

Di Jiangsu Huazhong Gas, kami memahami tantangan ini karena kami menjalaninya setiap hari. Apakah Anda membutuhkannya Xenon Kemurnian Tinggi untuk proses etsa terbaru atau pengiriman gas industri standar yang andal, kami hadir untuk mendukung teknologi yang membangun masa depan.