თანამედროვე სამყარო ჩიპებზე მუშაობს. ჯიბეში სმარტფონიდან დაწყებული კოსმოსური ინჟინერიის სახელმძღვანელო სისტემებამდე, პატარა ნახევარგამტარული მოწყობილობა არის ციფრული ეპოქის არნახული გმირი. მაგრამ რა არის გმირი გმირის უკან? ეს არის სპეციალიზებული გაზების უხილავი, ხშირად არასტაბილური სამყარო. კონკრეტულად, ფტორის ქიმია გადამწყვეტ როლს თამაშობს ნახევარგამტარების წარმოება პროცესი, რომლის შეცვლა უბრალოდ შეუძლებელია.

თუ თქვენ მართავთ მიწოდების ჯაჭვს ან ზედამხედველობთ პროდუქტის ხარისხს ა ნახევარგამტარი სამსხმელო, თქვენ იცით, რომ შეცდომის ზღვარი ნულის ტოლია. ტენიანობის ან მიკროსკოპული ნაწილაკების ერთმა მატებამ შეიძლება გააფუჭოს მრავალმილიონიანი წარმოების ციკლი. ეს სტატია ღრმად იკვლევს როლს ფტორის შემცველი აირები - რატომ ვიყენებთ მათ, სპეციფიკური ქიმია, რაც მათ ეფექტურს ხდის და მიწოდების ჯაჭვის სტაბილურობისა და სისუფთავის კრიტიკული მნიშვნელობა. ჩვენ გამოვიკვლევთ როგორ ხდება ეს მაღალი სისუფთავის აირები გამოიყენება etch და დეპონირების ეტაპები და რატომ არის მათი მიღება სანდო პარტნიორისგან ყველაზე მნიშვნელოვანი გადაწყვეტილება, რომლის მიღებაც შეგიძლიათ ამ წელს.

რატომ არის ნახევარგამტარების ინდუსტრია ასე დამოკიდებული ფტორის შემცველ აირებზე?

გასაგებად ნახევარგამტარული ინდუსტრია, პერიოდულ სისტემას უნდა გადახედოთ. სილიკონი არის ტილო, მაგრამ ფტორს არის ფუნჯი. The ნახევარგამტარების დამზადება პროცესი მოიცავს მასალების ფენების აგებას და შემდეგ მათ შერჩევით ამოღებას სქემების შესაქმნელად. ამ მოცილების პროცესს ეტიკირება ეწოდება.

ფტორი ყველაზე ელექტროუარყოფითი ელემენტია. მარტივი სიტყვებით, მას წარმოუდგენლად შია ელექტრონები. როცა ვაცნობთ ფტორის გაზი ან ფტორირებული ნაერთები პლაზმის კამერაში ფტორის ატომები აგრესიულად რეაგირებენ სილიციუმთან და სილიციუმის დიოქსიდი. ეს ქიმიური რეაქცია აქცევს მყარ სილიციუმს აქროლად აირებად (როგორიცაა სილიციუმის ტეტრაფტორიდი), რომელთა ამოტუმბვაც შესაძლებელია. ამ ქიმიური რეაქტიულობის გარეშე, ჩვენ ვერ შევქმნით თანამედროვეობისთვის საჭირო მიკროსკოპულ თხრილებს და საკონტაქტო ხვრელებს. ელექტრონული მოწყობილობები.

In მაღალი მოცულობის წარმოება, სიჩქარე და სიზუსტე ყველაფერია. ფტორის შემცველი აირები უზრუნველყოს მაღალი დახვეწის სიჩქარე, რომელიც საჭიროა გამტარუნარიანობის შესანარჩუნებლად, ხოლო ასევე გთავაზობთ სელექციურობას ერთი მასალის გაჭრაზე მის ქვეშ არსებული ფენის დაზიანების გარეშე. ეს არის დელიკატური დაბალანსების აქტი ქიმია და ფიზიკა.

რა ხდის ფტორის ქიმიას ასე უნიკალურს მაღალი სიზუსტის გრავისთვის?

შეიძლება იკითხოთ, რატომ არ გამოიყენოთ ქლორი ან ბრომი? ჩვენ ვაკეთებთ, გარკვეული ფენებისთვის. თუმცა, ფტორის ქიმია გთავაზობთ უნიკალურ უპირატესობას სილიკონზე დაფუძნებული მასალების აკრავისას. სილიკონსა და ფტორს შორის კავშირი წარმოუდგენლად ძლიერია. როცა ფტორის შემცველი პლაზმა ხვდება ვაფლს, რეაქცია ეგზოთერმული და სპონტანურია.

მაგია ხდება მასში პლაზმური. ა ნახევარგამტარული პროცესი პალატაში, ჩვენ ვიყენებთ მაღალ ენერგიას სტაბილურ გაზზე, როგორიცაა ნახშირბადის ტეტრაფტორიდი (CF4) ან გოგირდის ჰექსაფტორიდი (SF6). ეს არღვევს გაზს და ათავისუფლებს რეაქტიულობას ფტორს რადიკალები. ეს რადიკალები თავს ესხმიან ზედაპირის ზედაპირს ვაფლი.

"სიზუსტე etch განსაზღვრავს ჩიპის მუშაობას. თუ თქვენი გაზის სისუფთავე მერყეობს, თქვენი ამოფრქვევის სიჩქარე მერყეობს და თქვენი მოსავლიანობა იკლებს."

ეს იწვევს კონცეფციას ანისოტროპული გრავირება - გვერდით ჭამის გარეშე პირდაპირ დაჭრა. შერევით ფტორს სხვასთან ერთად დამუშავების გაზები, ინჟინრებს შეუძლიათ თხრილის პროფილის გაკონტროლება შესანიშნავად. ეს შესაძლებლობა აუცილებელია, რადგან გადავდივართ უფრო მცირე კვანძებზე (7 ნმ, 5 ნმ და ქვემოთ), სადაც გადახრის ნანომეტრიც კი წარუმატებელია.

როგორ ახდენენ აირები ნახევარგამტარების წარმოებაში მოწინავე ჭურვის პროცესებს?

Etch პროცესები არის ქანდაკების იარაღები ფაბები. არსებობს ორი ძირითადი ტიპი: სველი ჭურვი (თხევადი ქიმიკატების გამოყენებით, როგორიცაა წყალბადის ფტორი) და მშრალი ატრაკი (პლაზმის გამოყენებით). თანამედროვე მოწინავე ნახევარგამტარი კვანძები თითქმის ექსკლუზიურად ეყრდნობიან მშრალ პლაზმურ ოხრავს, რადგან ის ბევრად უფრო ზუსტია.

ტიპიურში პლაზმური გრავირება თანმიმდევრობა, ა ფტორირებული გაზი არის დანერგილი. მოდით შევხედოთ გამოყენებული ჯიშს:

• ნახშირბადის ტეტრაფტორიდი (CF4): სამუშაო ცხენი ოქსიდის ოქსიდისთვის.
• ოქტაფტორციკლობუტანი (C4F8): გამოიყენება თხრილის გვერდებზე პოლიმერული ფენის დასაფენად, რომელიც იცავს მათ, ხოლო ქვედა ნაწილი უფრო ღრმაა.
• გოგირდის ჰექსაფტორიდი (SF6): ცნობილია უკიდურესად სწრაფი სილიკონის ოქროვის სიჩქარით.

ურთიერთქმედება შორის პლაზმური და სუბსტრატი არის კომპლექსური. იგი მოიცავს ფიზიკურ დაბომბვას იონების მიერ და ქიმიურ რეაქციას რადიკალების მიერ. The ნახევარგამტარების წარმოების მოწყობილობა მკაცრად უნდა აკონტროლოს ამ აირების ნაკადი, წნევა და ნარევი. თუ სპეციალიზებული გაზი შეიცავს მინარევებს, როგორიცაა ტენიანობა, მას შეუძლია შექმნას ჰიდროფთორმჟავა მიწოდების ხაზებში ან პალატაში, რაც იწვევს კოროზიას და ნაწილაკების დეფექტებს.

რატომ არის აზოტის ტრიფტორიდი კამერის დასუფთავების აპლიკაციების მეფე?

ხოლო გრავირება და გაწმენდა წადით ხელიხელჩაკიდებულებმა, საწარმოო აღჭურვილობის გაწმენდა ისეთივე მნიშვნელოვანია, როგორც ვაფლის დამუშავება. დროს ქიმიური ორთქლის დეპონირება (CVD)მასალები, როგორიცაა სილიციუმი ან ვოლფრამი, დეპონირდება ვაფლზე. თუმცა, ეს მასალები ასევე ფარავს პალატის კედლებს. თუ ეს ნარჩენი დაგროვდება, ის იშლება და ეცემა ვაფლებს, რაც იწვევს დეფექტებს.

შედი აზოტის ტრიფტორიდი (NF3).

წლების წინ, ინდუსტრია იყენებდა ფტორირებული სათბური აირები, როგორიცაა C2F6 კამერის დასუფთავებისთვის. თუმცა, NF3 გახდა სტანდარტი კამერის დასუფთავების პროცესები მისი მაღალი ეფექტურობის გამო. როდესაც იშლება პლაზმის დისტანციურ წყაროში, NF3 წარმოქმნის უზარმაზარ რაოდენობას ფტორის ატომები. ეს ატომები ასუფთავებენ კამერის კედლებს, აქცევენ მყარ ნარჩენებს გაზად, რომელიც გამოიყოფა.

აზოტის ტრიფტორიდი სასურველია, რადგან მას აქვს უფრო მაღალი ათვისების მაჩვენებელი (ფაქტობრივად უფრო მეტი გაზი გამოიყენება) და უფრო დაბალი ემისიები ძველთან შედარებით. საწმენდი საშუალებები. დაწესებულების მენეჯერისთვის, ეს ნიშნავს ნაკლებ შეფერხებას შენარჩუნებისთვის და უფრო სწრაფ გამტარუნარიანობას.

რომელი ფტორირებული ნაერთებია აუცილებელი მაღალი მოცულობის წარმოებისთვის?

The ნახევარგამტარების მიწოდების ჯაჭვი ეყრდნობა კონკრეტულის კალათას ფტორის შემცველი აირები. თითოეულს აქვს კონკრეტული "რეცეპტი" ან პროგრამა. ზე Jiangsu Huazhong გაზი, ჩვენ ვხედავთ მასიურ მოთხოვნას შემდეგზე:

ესენი ფტორირებული ნაერთები არიან სიცოცხლის სისხლი მაღალი მოცულობის წარმოება. მათი მუდმივი ნაკადის გარეშე აირები ნახევარგამტარებში წარმოება, ხაზები ჩერდება. ეს ასე მარტივია. სწორედ ამიტომ ერიკ მილერის მსგავსი შესყიდვების მენეჯერები მუდმივად აკვირდებიან მას მიწოდების ჯაჭვი შეფერხებისთვის.

რატომ არის მაღალი სისუფთავის აირები ნახევარგამტარების გამომუშავების ხერხემალი?

ამას საკმარისად ვერ აღვნიშნავ: სიწმინდე ყველაფერია.

როცა ვსაუბრობთ მაღალი სისუფთავის აირები, ჩვენ არ ვსაუბრობთ "ინდუსტრიულ ხარისხზე", რომელიც გამოიყენება შედუღებისთვის. საუბარია 5N (99.999%) ან 6N (99.9999%) სიწმინდეზე.

რატომ? რადგან ა ნახევარგამტარული მოწყობილობა აქვს ნანომეტრებში გაზომილი თვისებები. ლითონის მინარევის ერთმა მოლეკულამ ან ტენიანობის მცირე რაოდენობამ (H2O) შეიძლება გამოიწვიოს მოკლე ჩართვა ან თავიდან აიცილოს ფენის მიბმა.

• ტენიანობა: რეაგირებს ფტორს შექმნას HF, რომელიც არღვევს გაზის მიწოდების სისტემას.
• ჟანგბადი: უკონტროლოდ ჟანგავს სილიკონს.
• მძიმე მეტალები: გაანადგურეთ ტრანზისტორის ელექტრული თვისებები.

როგორც მიმწოდებელი, ჩვენი სამუშაოა უზრუნველყოს, რომ მაღალი სისუფთავის ქსენონი ან ელექტრონული კლასის აზოტის ოქსიდი თქვენ მიიღებთ ხვდება მკაცრი ინდუსტრიის სტანდარტები. ჩვენ ვიყენებთ მოწინავე გაზის ქრომატოგრაფიას გამოსავლენად კვალი მინარევები ნაწილებად მილიარდზე (ppb). მყიდველისთვის, ანალიზის სერტიფიკატის (COA) ნახვა არ არის მხოლოდ დოკუმენტაცია; ეს არის გარანტია იმისა, რომ მათი ნახევარგამტარების დამზადება არ ემუქრება მოსავლიანობის კატასტროფული კრახი.

როგორ მართავს ინდუსტრია სათბურის გაზების ემისიებსა და GWP-ს?

ოთახში არის სპილო: გარემო. ბევრი ფტორირებული აირები აქვს მაღალი გლობალური დათბობის პოტენციალი (GWP). მაგალითად, გოგირდის ჰექსაფტორიდი (SF6) არის ერთ-ერთი ყველაზე ძლიერი სათბურის აირები ცნობილია ადამიანისთვის, GWP-ით ათასობით ჯერ მეტი CO2-ზე.

The ნახევარგამტარების წარმოების ინდუსტრია არის უზარმაზარი ზეწოლის ქვეშ, რათა შეამციროს ნახშირბადის კვალი. ამან გამოიწვია ორი ძირითადი ცვლილება:

1. შემცირება: ფაბს მათ გამონაბოლქვი ხაზებზე აყენებენ მასიურ „დამწვრობის ყუთებს“ ან სკრაბერებს. ეს სისტემები ანგრევს ურეაქციოს სათბურის გაზი ატმოსფეროში გაშვებამდე.
2. ჩანაცვლება: მკვლევარები ეძებენ ალტერნატივას etch გაზები დაბალი GWP-ით. თუმცა, მოლეკულის პოვნა, რომელიც მუშაობს ისევე, როგორც C4F8 ან SF6 გარემოზე ზემოქმედების გარეშე, ქიმიურად რთულია.

აზოტის ტრიფტორიდი იყო ნაბიჯი სწორი მიმართულებით გაწმენდისთვის, რადგან ის უფრო ადვილად იშლება ვიდრე ძველი PFC-ები, რის შედეგადაც მთლიანობაში ნაკლებია ემისია თუ შემცირების სისტემები სწორად მუშაობს. შემცირება სათბურის გაზების გამონაბოლქვი აღარ არის მხოლოდ პიარის ნაბიჯი; ეს არის მარეგულირებელი მოთხოვნა ევროკავშირსა და აშშ-ში.

არის თუ არა ნახევარგამტარების მიწოდების ჯაჭვი დაუცველი გაზის სპეციალიზებული დეფიციტის მიმართ?

თუ ბოლო რამდენიმე წელმა გვასწავლა რამე, ეს არის ის მიწოდების ჯაჭვი არის მყიფე. ნახევარგამტარების მწარმოებლები განიცდიან ყველაფრის დეფიციტს, ნეონიდან დაწყებული ფტორპოლიმერები.

მიწოდება ფტორის გაზი და მისი წარმოებულები დამოკიდებულია ფტორსპარის (კალციუმის ფტორიდის) მოპოვებაზე. ჩინეთი ამ ნედლეულის მთავარი გლობალური წყაროა. როდესაც გეოპოლიტიკური დაძაბულობა იზრდება ან ლოჯისტიკური მარშრუტები იკეტება, ამ კრიტიკული საშუალებების ხელმისაწვდომობა დამუშავების გაზები მცირდება და ფასები ცაში იზრდება.

ისეთი მყიდველისთვის, როგორიც ერიკია, „ფორსმაჟორის“ შიში რეალურია. ამის შესამცირებლად, საზრიანი კომპანიები ახდენენ თავიანთი მომწოდებლების დივერსიფიკაციას. ისინი ეძებენ პარტნიორებს, რომლებსაც აქვთ საკუთარი იზოტანკები და ჩამოაყალიბეს ლოგისტიკური ქსელები. სანდოობა ში ლოჯისტიკა ისეთივე მნიშვნელოვანია, როგორც გაზის სისუფთავე. შეგიძლიათ მიიღოთ ყველაზე სუფთა C4F8 გაზი მსოფლიოში, მაგრამ თუ ის პორტშია ჩარჩენილი, მისთვის უსარგებლოა ფაბ.

როგორია უსაფრთხოების პროტოკოლები წყალბადის ფტორთან და სხვა ტოქსიკურ მასალებთან მუშაობისთვის?

უსაფრთხოება ჩვენი ინდუსტრიის საფუძველია. ბევრი ფტორის შემცველი აირები ან ტოქსიკურია, ასფიქსიანტი ან ძალიან რეაქტიული. წყალბადის ფტორი განსაკუთრებით საშიშია (HF), რომელიც ხშირად გამოიყენება სველ ჭურჭელში ან წარმოიქმნება როგორც ქვეპროდუქტი. ის აღწევს კანში და უტევს ძვლის სტრუქტურას.

ამ მასალების დამუშავება მოითხოვს მკაცრ მომზადებას და სპეციალიზებულ აღჭურვილობას.

• ცილინდრები: უნდა იყოს DOT/ISO სერტიფიცირებული და რეგულარულად შემოწმდეს შიდა კოროზიაზე.
• სარქველები: დიაფრაგმის სარქველები გამოიყენება გაჟონვის თავიდან ასაცილებლად.
• სენსორები: ნახევარგამტარული ფაბრიკები დაფარულია გაზის აღმოჩენის სენსორებით, რომლებიც ააქტიურებენ სიგნალიზაციას ოდნავი გაჟონვის დროს.

როცა ავავსებთ ცილინდრს ელექტრონული კლასის აზოტის ოქსიდი ან ტოქსიკური ეტანტი, ჩვენ მას ისე ვეპყრობით, როგორც დატენილ იარაღს. ჩვენ უზრუნველვყოფთ, რომ ცილინდრი შიგნიდან არის გაპრიალებული, რათა თავიდან იქნას აცილებული ნაწილაკები და რომ სარქველი დახურულია და დალუქულია. ჩვენი მომხმარებლებისთვის, იმის ცოდნა, რომ გადამზიდავი გაზი ან ეტანტი ჩამოდის უსაფრთხო, შესაბამის შეფუთვაში მთავარი შვებაა.

რა ელის წინ მასალებს, რომლებიც გამოიყენება ნახევარგამტარების დამზადების პროცესში?

The ნახევარგამტარების წარმოება საგზაო რუკა აგრესიულია. როდესაც ჩიპები გადადიან 3D სტრუქტურებზე, როგორიცაა Gate-All-Around (GAA) ტრანზისტორები, სირთულის გრავირება და გაწმენდა იზრდება. ჩვენ ვხედავთ მოთხოვნას უფრო ეგზოტიკურზე ფტორირებული გაზი ნარევები, რომლებსაც შეუძლიათ ღრმა, ვიწრო ხვრელების ატომური სიზუსტით ამოჭრა.

ატომური ფენის გრავირება (ALE) ეს არის განვითარებადი ტექნიკა, რომელიც შლის მასალას ატომური ფენის დროს. ეს მოითხოვს წარმოუდგენლად ზუსტი დოზირებას რეაქტიული აირები. გარდა ამისა, "მწვანე" წარმოებისკენ სწრაფვა სავარაუდოდ გამოიწვევს ახლის მიღებას ფტორის ქიმია რომელიც გთავაზობთ იგივე შესრულებას ქვედა GWP.

მომავალი ეკუთვნის მათ, ვისაც შეუძლია ინოვაცია მოახდინოს როგორც გაზის სინთეზში, ასევე გაწმენდაში. როგორც ნახევარგამტარული მასალები ევოლუცია, აირები, რომლებიც გამოიყენება მათ ფორმირებისთვის, ასევე უნდა განვითარდეს.

გასაღები Takeaways

• ფტორი აუცილებელია: ფტორის ქიმია არის გასაღების გამაძლიერებელი etch და სუფთა ნაბიჯები ნახევარგამტარების წარმოება.
• სიწმინდე არის მეფე: მაღალი სისუფთავე (6N) არ არის შეთანხმებული დეფექტების თავიდან ასაცილებლად და უზრუნველსაყოფად პროცესის სტაბილურობა.
• გაზების მრავალფეროვნება: სხვადასხვა აირები, როგორიცაა CF4, SF6 და აზოტის ტრიფტორიდი ემსახურება კონკრეტულ როლებს ფაბრიკაცია.
• გარემოზე ზემოქმედება: მართვა სათბურის გაზების გამონაბოლქვი და შემცირება არის კრიტიკული ინდუსტრიის გამოწვევა.
• მიწოდების უსაფრთხოება: ძლიერი მიწოდების ჯაჭვი და საიმედო პარტნიორები აუცილებელია წარმოების შეჩერების თავიდან ასაცილებლად.

Jiangsu Huazhong Gas-ში ჩვენ გვესმის ეს გამოწვევები, რადგან მათ ყოველდღიურად ვცხოვრობთ. გჭირდებათ თუ არა მაღალი სისუფთავის ქსენონი თქვენი უახლესი დამუშავების პროცესისთვის ან სტანდარტული სამრეწველო გაზების საიმედო მიწოდებისთვის, ჩვენ აქ ვართ იმ ტექნოლოგიის მხარდასაჭერად, რომელიც ქმნის მომავალს.