Me li Çînê kargehek ku di hilberîna gazên pîşesaziyê de pispor e, dimeşîne. Ji nuqteya xwe de, ez bûm şahidê pêşkeftina teknolojiyê ya bêhempa, ku hemî ji hêla tiştek ku pir kes qet nabînin ve têne hêz kirin: gazên paqijiya ultra-bilind. Mîkroçîpên piçûk ên di têlefon, komputer û gerîdeya we de ecêbên endezyariya nûjen in, lê çêkirina wan bêyî peydakirina rast û bêkêmasî ya van gazên taybetî ne gengaz e.

Hûn girîngiya kalîteyê û zincîra peydakirina pêbawer fam dikin, lê dibe ku hûn meraq bikin çima standardên gazên nîvconductor ji hêla astronomîkî ve ew qas bilind in. Çima barkirina Argon hewce ye ku 99.9999% paqij be? Ev rêber dê perdeya li ser cîhana çêkirina nîvconductor paşde bikişîne. Em ê gazên taybetî yên ku têne bikar anîn, çi dikin, û çima paqijiya wan faktora herî krîtîk e. Di dawiyê de, hûn ê di derheqê hilberên ku hûn jêderdixin de têgihiştinek pir zelaltir hebin û ji bo ku hûn nirxa wan ji xerîdarên xwe re ragihînin çêtir werin saz kirin.

Çima Gazên Taybet ji bo Çêkirina Semiconductor Ewqas Krîtîk in?

Bifikirin ku ezmanek ava bikin ku tê de yek tovek qûmê ya ku bi xeletî bi cih bûye dikare bibe sedema hilweşîna tevahiyê. Ew asta rastbûna ku tê xwestin e çêkirina nîvconductor ava. "Balên avahîsaziyê" yên vê pîşesaziyê ne kerpîç û kerpîç in, lê atom in, û "alav" bi gelemperî gazên pir pispor in. Tevahiya fabrîkî ya an çerxa entegre li ser pîvanek mîkroskopî diqewime, ku tebeqeyên maddeyên, bi gelemperî tenê çend atom stûr, li ser an ji dûr ve têne danîn. silicon wafer.

Eva pêvajoyên semiconductor pir hesas in. Her perçek an kîmyewî ya nedilxwaz nepakî dikare mîmariya nazik a mîkroçîpê xera bike, wê bêkêr bike. Ev der e gaz têne bikaranîn. Ew hawîrdorên pir-paqij diafirînin, madeyên xav ji bo qatên nû peyda dikin, û wekî "scalpel"ên kîmyewî yên ku rêyên tevlihev ên elektrîkê çêdikin tevdigerin. Ew pêvajoya çêkirina nîvconductor danseke tevlihev e reaksiyonên kîmyewî, û gazên reqsa sereke ne. Bê dabînkirinek domdar, pêbawer û bi taybetî safî ya van gazan, elektronîkên nûjen bi tenê tunebûn.

Ew gazên ku di hilberîna nîvconductor de têne bikar anîn hilberên we yên pîşesaziyê ne standard in. Ew têne çêkirin ku bi astên paqijiyê yên ku têgihîştina wan dijwar e, bi gelemperî di perçeyên mîlyar an jî perçeyên ji trîlyonek de têne pîvandin. Ev ji ber ku performansa alavên nîvconductor rasterast bi kamilbûna avahiya wan a atomê ve girêdayî ye. Molekulek reaktîf a oksîjenê an buhara avê ya ku divê bêhêz be xaz dikare bibe sedema oksîdasyonê, guhertina taybetmendiyên elektrîkê ya çerxerê û dibe sedema kêmasiyan. Ji ber vê yekê ye pîşesaziya gazên taybet ji bo cîhana teknolojiyê pir girîng e.

Kategoriyên sereke yên gazên ku di hilberîna nîvconductor de têne bikar anîn çi ne?

Dema ku em behsa gazên di çêkirina nîvconductor de, ew bi gelemperî li gorî fonksiyona xwe dikevin çend kategoriyên sereke. Fêmkirina van koman alîkariya zelalkirina rola her yekê dike xaz di kompleksê de dilîze pêvajoya hilberînê. Ew ne tenê yek an du gaz e; a modern semiconductor fab zêdetirî 30 cûda hewce dike gaz û têkelên ku kar bikin.

Pêşî ew in gazên mezin. Van hespên kar in, ku li seranserê sazgehê bi rêjeyên girseyî têne bikar anîn. Ji wan re wekî atmosfera bingehîn a fabrîkê bifikirin. Ya herî gelemperî ev in:

• Nîtrojen (N2): Ji bo paqijkirina ode û amûran tê bikar anîn da ku gemaran derxînin û hawîrdorek bêserûber biafirînin.
• Oksîjen (O2): Ji bo mezinkirina qatên silicon dioxide (SiO2) yên qalîteya bilind, ku wekî insulator tevdigerin, tê bikar anîn.
• Hîdrojen (H2): Ji bo paqijkirina rûberan û taybetî tê bikar anîn deposition pêvajoyên.
• Argon (Ar): An gaza bêhêz ji bo afirandina jîngehek aram ji bo pêvajoyên mîna sputtering tê bikar anîn.

Pêşî ev in gazên taybet, bi navê gazên taybetî yên elektronîkî. Vana pir taybetî ne, pir caran reaktîf an jî xeternak, gazên ku karên krîtîk ên xêzkirin û depokirinê pêk tînin. Ew di mîqdarên piçûktir de têne bikar anîn, lê lêçûnek wan pir zêde ye û pêdivî ye ku meriv bi baldarî bi rê ve bibe. Ev dikarin bêtir li komên wekî:

• Gazên depokirinê: Ev gaz, mîna Silane (SiH4), çavkaniya materyalê ne ku ji bo avakirina qatên çîpê têne bikar anîn. Dihelin û depo dikin a filmê tenik materyal li ser silicon wafer.
• Gazên Etchant: Ev in gazên reaktîf ji bo rakirina bijartî ya materyalê tê bikar anîn. Nimûne pêkhateyên florînê yên mîna Karbon Tetrafluoride (CF4) û hîdrojen klorîd (HCl). Ew di nav de têne bikar anîn pêvajoya etching ji bo xêzkirina qalibên çemberê.
• Gazên Dopant: Van gazan ji bo "dopekirinê" têne bikar anîn silicon, ku tê wateya bi mebest danasîna taybetî nepakî (yek dopant) wê biguherîne taybetmendiyên elektrîkê. Ev ji bo afirandina transîstor bingehîn e. Hevre gazên dopant Arsine (AsH3) û Phosphine (PH3) hene.

Çawa Gaza Nîtrojenê Di Fabên Semiconductor de wekî Hespê Xebatê Dike?

Ger hûn di rê de bimeşin a çêkirina nîvconductor tesîs, ya herî berbelav xaz hûn ê rûbirû bibin ev e Nîtrojen. Digel ku ew her gav di sereke de beşdar nabe reaksiyonên kîmyewî ku çîpê ava dike, rola wê ji bo afirandina şert û mercên ji bo serketina wan reaksiyonên bêkêmasî girîng e. Nîtrojen tê bikaranîn di serî de ji bo bêhêziya wê; ew bi hêmanên din re bi hêsanî reaksiyonê nake, ew dike "dagirker"ek bêkêmasî xaz.

Bikaranîna bingehîn ji bo Nîtrojen di paqijkirin û afirandina atmosferek bêhêz de ye. Berî her hesas pêvajoya semiconductor dikare dest pê bike, divê jûreyek bi tevahî ji gemarên mîna oksîjen, buxara avê û tozê bêpar be. Paqijiya bilind Nîtrojen di hundurê odeyê de tê rijandin da ku van hêmanên nedilxwaz derxe derve. Ev pêşî li oksîdasyona bêserûber an reaksiyonên din ên ku dê xera bikin digire wafer. Heman prensîb li ser amûr û pêlên veguheztinê (wekî FOUP têne zanîn) ku hildigirin tê sepandin wafers silicon di navbera qonaxên cuda yên pêvajoya çêkirinê.

Wekî din, Nîtrojen de roleke krîtîk dilîze fotolîtografî, Pêvajoya çapkirina sêwirana sêwiranê li ser waferê. Di ultraviyole kûr a nûjen de (DUV) lîtografî, cihê di navbera lens û ya wafer bi ultra-paqij dagirtî ye Nîtrojen (an Argon) ji bo ku ronahiya pêla kurt bêyî ku ji hêla hewayê ve were kişandin derbas bibe. Bêyî vê hawîrdora bêserûber, pêvajo ne gengaz e. Di ezmûna min de peydakirina fabsê, daxwaziya domdar, cild û bilind-paqijî ye Nîtrojen tedarîk ne muzakere ye.

Argon Di Afirandina Jîngehek Bêkêmasî de Çi Role Dileyze?

Wek nîtrojenê, Argon esilzade ye xaz, wateya ku ew kîmyewî ye bêhêz. Lebê, Argon tê bikaranîn ji bo serîlêdanên taybetî yên ku giraniya wê ya atomê ya giran feydeyek peyda dike. Ji van serîlêdanan yek ji wan ên herî girîng depokirina sputter, an sputtering e. Ev vaporek fîzîkî ye pêvajoya depokirinê ji bo danîna fîlimên metal ên nazik, yên ku têlên têlê çêdikin, tê bikar anîn çerxa entegre.

Di sputtering de, voltaja bilind di jûreyek valahiya ku pê dagirtî de tê sepandin Gaza argon. Ev plazmayek bi barkirina erênî çêdike Argon ions. Ev îyon bi lez û bez dibin û dikevin nav "armanceke" ku ji metala ku em dixwazin depo bikin (mîna sifir an aluminium) hatî çêkirin. Hêza pevçûnê atomên metalê ji hedefê derdixe, ku dûv re li seranserê odeyê difirin û cil û berg dike. silicon wafer di qatek zirav û yekreng de. Argon ji bo vê yekê bêkêmasî ye ji ber ku ew têra xwe giran e ku bi bandor atomên armanc jê derxe, lê ji hêla kîmyewî ve têra xwe bêserûber e ku ew ê bi fîlima metal a ku jê re dibe alîkar ku were afirandin re reaksiyonê neke. Ew bêkêmasî peyda dike jîngeha ji bo sputter depokirina metalan.

Ji bo karanîna sereke ya din Argon di etching plasma de ye. Di vê pêvajoya etching, Argon gelek caran bi a reaktîf etchant xaz. Ew Argon arîkariya stabilîzekirina plazmayê dike û bi fizîkî rûerdê bombebaran dike, arîkariya etîka kîmyewî dike û di materyalê de birînên rasttir, vertîkal çêdike. Pêşkêşiyek pêbawer a Silindirên gaza argon ji bo her sazûmanek ku metalîzasyon an xêzkirina pêşkeftî pêk tîne girîng e.

Hûn dikarin Vebêjin ka Hîdrojen ji bo Depokirin û Paqijkirinê çawa tê bikar anîn?

Dema ku Nîtrojen û Argon ji ber nereaktîfbûnê têne nirxandin, Hîdrojen ji bo ku pir bi nirx tê nirxandin reaktîf, lê bi awayek pir paqij û kontrolkirî. Hîdrojen tê bikaranîn bi berfirehî li çêkirina nîvconductor ji bo paqijkirina rûberan û di celebek taybetî de deposition mezinbûna epitaxial tê gotin. Mezinahiya wê ya piçûk a atomê dihêle ku ew bi awayên ku gazên din nikaribin bikeve hundurê xwe û bertek nîşan bide.

Berî ku qatek nû li ser a wafer, divê rûber bi tevahî paqij be, heya asta atomê. Gaza hîdrojenê di pêvajoyek germahiya bilind de ku jê re tê gotin "pijandina hîdrojenê" tê bikar anîn da ku her oksîdê xwemalî (tebekek tenik û xwezayî ya dîoksîta silicon) ku li ser çêdibe ji holê rake. silicon rû. Ew hîdrojen bi oksîjenê re reaksîyonê dike, buhara avê (H2O) çêdike, ku dûv re ji odeyê tê derxistin, û şûjinek paqij dihêle. silicon rûber ji bo gava pêşin amade ye.

Hîdrojen di heman demê de pêkhateyek sereke ye epitaxial mezinbûn (an "epi"), pêvajoyek ku qatek yek-krîstal mezin dibe silicon li ser silicon wafer. Ev qata nû xwedan avahiyek krîstalek bêkêmasî ye û bi tam tê kontrol kirin dopant astên. Hîdrojen wekî hilgirê tevdigere xaz bo silicon kanî xaz (mîna silane an trichlorosilane). Di heman demê de ew jîngehek mezinbûnê ya paqij bi paqijkirina atomên oksîjenê yên bêserûber misoger dike. Qalîteya vê qata epîtaksial ji bo performansa pêvajoyên paşîn bingehîn e, ku paqijiya pîvazê dike. Silindirê hîdrojenê pêşkêşkirina bi tevahî krîtîk.

Gazên Etchant çi ne û ew çawa dorhêlên mîkroskopî çêdikin?

Ger depokirin di derbarê avakirina qatan de be, xêzkirin bi bijartî qutkirina wan e da ku qalibên çemberê biafirîne. Wê wekî peykerkirina mîkroskopî bifikirin. Piştî ku qalibek bi kar tê destnîşan kirin fotolîtografî, etchant gaz ji bo peydakirinê têne bikar anîn Wateya kîmyewî ji bo rakirina maddî ji deverên neparastî yên wafer. Ev yek ji gavên herî tevlihev û krîtîk e çêkirina chip.

Ew gazên ku di xêzkirinê de têne bikar anîn pêvajo bi gelemperî pêkhateyên fluorîn, klor, an bromîn-bingeh in. Hilbijartina ji xaz bi materyalê ve girêdayî ye.

• Gazên fluorine-based (mînak, CF4, SF₆, NF3) ji bo xêzkirinê hêja ne silicon û silicon dioxide.
• Gazên klor-based (mînak, Cl2, BCl3, HCl) bi gelemperî ji bo kişandina metalên mîna aluminium têne bikar anîn.

Eva gazên reaktîf di jûreyek plazmayê de têne avêtin. Plazma dişikîne xaz molekul di nav pir de ji hev vediqetin reaktîf îyon û radîkal. Dûv re ev radîkal bi rûberê re bertek nîşan didin wafer, pêkhateyek nû ya guhezbar pêk tîne ku dikare bi hêsanî were pompe kirin, bi vî rengî materyalê "teqandin". Rastiya ku tê xwestin pir mezin e; armanc ew e ku etch rasterast xwarê (anizotropîk) bêyî ku qatê qalibkirî bibire. Rojane fabs semiconductor tevlihev bikar bînin tevliheviyên gazê û şertên plazmayê bi baldarî têne kontrol kirin da ku bigihîjin vê yekê.

Depokirina Vapora Kîmyewî (CVD) çi ye û Kîjan Gaz tê de ne?

Depokirina Vapora Kîmyewî (CVD) kevirê bingehîn e pêvajoya depokirinê li çêkirina nîvconductor. Ew rêbaza bingehîn e ku ji bo afirandina cûrbecûr fîlimên zirav ên îzolasyon û guhêrbar ên ku a amûrê nîvconductor. Fikra bingehîn herikîn a xaz (an jî tevliheviya gazan) li ser germê wafer. Germ dibe sedema xaz li ser rûyê waferê reaksiyonê bike an hilweşîne, li dû xwe fîlimek zexm ya materyalê xwestî bihêle.

Her yek ji van reaksiyonên şert û mercên pir domdar û zehf hewce dike gazên paqijiya bilind. Mînakî, dema ku bi karanîna Silane, oksîjenek polîsilikonek tê danîn nepakî di xaz herik dê bibe sedem ku li şûna wê dîoksîta silicon çêbibe, û taybetmendiyên rêvebir ên qatê xera bike. Ji ber vê yekê em, wekî dabînker, ew qas giran li ser disekinin paqijkirin û analîzkirina van gazên hilweşandinê. Tevahiya pirtûkxaneyê ya Gazên Taybet ên Paqijiya Bilind a Mezin em pêşkêş dikin ji bo pêkanîna van hewcedariyên hişk ve girêdayî ye.

Çima Paqijiya Ultra-High Faktora Herî Girîng e ji bo Gazên Semiconductor?

Ez nikarim vê yekê zêde bikim: di nav de pîşesaziya semiconductor, paqijiyê her tişt e. The term paqijiya bilind nayê wateya 99% an jî 99.9%. Bo gazên nîvconductor, em li ser dipeyivin paqijiya ultra-bilind (UHP), ku bi gelemperî% 99.999 (pir caran jê re "pênc neh" tê gotin) an mezintir e. Ji bo hinek rexne gazên pêvajoyê, pêdivî dikare 99.9999% ("şeş neh") an jî hêj bêtir be. Sedem hêsan e: gemarî performansê dikujin.

Taybetmendiyên li ser mîkroçîpek nûjen bi nanometreyan (mîlyarên metreyek) têne pîvandin. Di vê pîvanê de, perçeyek biyanî an molekulek nedilxwaz mîna kevirek di nîvê otoban de ye. An nepakî kanîn:

• Taybetmendiyên Elektrîkê biguherînin: Iyonek sodyûmê ya bêserûber dikare voltaja sînorê transîstorek biguhezîne, dibe sedema ku ew di wextê xelet de were guheztin an qutkirin.
• Kêmasiyên Struktural çêbikin: Molekulek oksîjenê dikare di dema mezinbûna epitaksial de tora krîstalê ya bêkêmasî têk bibe, "veqetînek" çêbike ku herikîna elektronê asteng dike.
• Sedem Circuits Kurte: Parçeyek metalîk dikare du xêzên rêvebir ên cîranê pir bike, kurtebirek mirî biafirîne.
• Hilberînê kêm bikin: Zêdetir gemarî hebin, li ser her yekê hejmara çîpên xerabûyî ewqas zêde ye wafer, ku rasterast bandorê li qezencê dike.

Ji ber vê yekê, wekî hilberîner, veberhênana meya herî mezin di paqijkirin û alavên analîtîk de ye. Her komek ji gazê divê werin ceribandin da ku pê ewle bibin ku ew taybetmendiyên perçe-per-mîlyar (ppb) an perçe-per-trilyon (ppt) yên ku ji hêla xerîdarên me ve têne xwestin pêk tîne. Ew daxwaza gazên paqijiya bilind ya ku tevayî dimeşîne ye bazara gazê ya taybet ji bo elektronîk.

Em Çawa Kalîte û Pêbaweriya Gazên Paqijiya Bilind Temîn dikin?

Ji bo karmendek kirînê wekî Mark, ev pirsa herî girîng e. Bihayek mezin bê wate ye heke hebe xaz kalîte nakok e an şandin dereng e. Min çîrokên tirsnak bihîstiye: dabînkerên ku sertîfîkayên xapînok ên analîzê peyda dikin, an şandinek gazên taybet bi hefteyan di gumrukê de tên ragirtin, ji ber vê yekê xeta hilberînê rawestiyaye. Serlêdana van xalên êşê di bingeha felsefeya karsaziya me de ye.

Piştrastkirina kalîteyê bi ya dest pê dike paqijkirin doz. Em pergalên pêşkeftî yên mîna distilasyona krîogenîk û materyalên adsorbent ên pispor bikar tînin da ku nepaqijiyên şopê jê bikin. Lê pêvajo bi dawî nabe. Pêngava herî krîtîk verastkirin e. Em amûrên analîtîkî yên herî pêşkeftî yên wekî Gas Chromatograph-Spectrometers (GC-MS) bikar tînin da ku her silindirek berî ku were şandin ceribandin. Em ji xerîdarên xwe re Sertîfîkayek Analîzê ya berfireh û rastîn (COA) ji bo her hevîrê peyda dikin, garantîkirina paqijiya gazê.

A dabînkirina pêbawer zincîre nîvê din ê hevkêşeyê ye. Ev tê de:

• Amadekirina silindirê bi hêz: Silindir ji bo gazên paqijiya ultra-bilind di bin pêvajoyek paqijkirin û pasîvasyonê ya taybetî de bin da ku konteynir bixwe gemarê neke xaz.
• Lojîstîka Aqilmend: Em bi hevkarên lojîstîkî yên xwedî ezmûn re dixebitin ku rêzikên şandina materyalên tansiyona bilind û carinan xeternak li qada navneteweyî fam dikin. Em hemî belgeyên pêwîst peyda dikin da ku paqijkirina gumrikê bêkêmasî peyda bikin.
• Ragihandina zelal: Tîmên firotanê û piştevaniya me têne perwerde kirin ku nûvekirinên birêkûpêk peyda bikin. Hûn ê her gav rewşa fermana xwe bizanibin, ji hilberînê heya radestkirina dawîn. Em fêm dikin ku pêşbîniyek dabînkirina gazên paqijiya bilind ji bo xerîdarên me girîng e ku nexşeyên hilberîna xwe birêve bibin. Em jî cûrbecûr pêşkêş dikin tevliheviya gazê vebijarkên ku hewcedariyên pêvajoyê yên taybetî bicîh bînin.

Di Pîşesaziya Semiconductor de Pêşeroj Ji Bo Gazan re Çi Dihêle?

Ew pîşesaziya semiconductor qet raweste. Wekî ku ji hêla Qanûna Moore ve hatî pêşbînîkirin, çêkerên çîp bi domdarî hewl didin ku amûrên piçûktir, bilez û bihêztir biafirînin. Ev nûbûnek bêserûber rasterast bandorê li ser dike gaz û têkel di çêkirina wan de tê bikaranîn. Gava ku em diçin nifşê din nîvconductor teknolojî, digel ku mezinahiyên taybetmendiyê bi tenê çend nanometreyan kêm dibe, dê hewcedariyên paqijiya gazê hîn girantir bibin.

Em meylek berbi materyalên nû ji wêdetir dibînin silicon, wek nîtrîd galium (GaN) û karbîd silicon (SiC), ku nû û cûda hewce dike gazên pêvajoyê ji bo kişandin û avêtinê. Di heman demê de tevgerek ber bi mîmarên 3D yên tevlihevtir, mîna transîstorên FinFET û Gate-All-Around (GAA) jî heye, ku di nav de rastbûna hîn mezintir dixwazin. deposition û etch gavên. Ev tê wateya gaza taybet pêdivî ye ku pîşesazî bi berdewamî nûjen bike da ku molekulên nû pêş bixe û bigihîje astên hîn bilindtir paqijkirin.

Ji perspektîfa min wekî dabînker, pêşeroj li ser hevkariyê ye. Êdî tenê firotina silindirek têr nake xaz. Divê em bi xerîdarên xwe re ji nêz ve bixebitin hilberîna elektronîk sektora ku nexşeyên riya teknolojiya pêşerojê ya xwe fêm bikin. Ev dihêle ku em pêşbîniya hewcedariya nû bikin gazên paqijiya bilind û di hilberîn û kapasîteyên analîtîk de veberhênan bikin da ku wan peyda bikin. Lehengên nexuyayî yên semiconductor cîhan - gaz - dê di pêşkeftina teknolojîk de berdewam bin.

Key Takeaways

Gava ku hûn gazên pîşesazî ji bo bazara nîvconductorê ya daxwazkar peyda dikin, li vir tiştên herî girîng hene ku ji bîr mekin:

• Paqijiya herî girîng e: Yekane faktora herî krîtîk e paqijiya ultra-bilind. Tewra gemarî, tewra di astên perçe-per-mîlyar de, dikare bibe sedema têkçûna cîhaza karesatbar û hilberîna hilberînê kêm bike.
• Gazên Karên Taybet hene: Gaz nayên guhertin. Ew amûrên pir pispor in ku ji bo pêvajoyên cihêreng ên mîna afirandina atmosferên bêserûber (Nîtrojen, Argon), avakirina qatan (gazên hilweşandinê mîna Silane), û çerxên xêzkirinê (gazên etchant mîna CF4).
• Zincîra Pêşkêşker Krîtîk e: Pêşkêşkerek pêbawer ji firotina hilberek bêtir bêtir dike. Ew bi ceribandina hişk kalîteyê piştrast dikin, sertîfîkayên rastîn peyda dikin, lojîstîkên tevlihev birêve dibin, û ragihandina zelal diparêzin da ku pêşî li derengiyên hilberîna biha bigirin.
• Zanîna Teknîkî Nirx zêde dike: Lihevhat çima hinek xaz tê bikaranîn û çima paqijiya wê ew qas girîng e ku dihêle hûn ji xerîdarên xwe re bibin hevkarek bi bandortir, qalîteyê rastdar bikin û pêbaweriya demdirêj ava bikin.
• Pîşesazî pêş dikeve: Zêdekirina çîpên piçûktir û bi hêztir tê vê wateyê ku daxwaza nû, hêj saftir gazên taybet tenê dê mezin bibe. Hevkariya bi dabînkerek pêşeroj re girîng e ku meriv li pêş bimîne.