Di cîhana teknolojiya nûjen de, ya semiconductor padîşah e. Van çîpên piçûk û tevlihev ji têlefonên me bigire heya otomobîlên me û navendên daneyê yên ku înternetê dixebitin her tiştî hêz dikin. Lê çi hêzên afirandina van chips? Bersiv, ecêb, ev e xaz. Ne tenê yek xaz, lê gazên paqijiya bilind paqijiya ku nayê xeyal kirin. Wekî Allen, xwedanê kargehek bi heft xetên hilberînê yên pispor di gazên pîşesaziyê de, min ji zû de dît ku çawa daxwaziya paqijiyê ezman zêde bûye. Ev gotar ji bo serokên karsaziyê yên mîna Mark Shen e, yên ku di rêza pêşîn de ne xaz belê heme. Hûn ji kalîteyê û bihayê fam dikin, lê ji bo ku hûn bi rastî di vê sûkê de rêve bibin, hûn hewce ne ku fêm bikin çima. Em ê cîhana tevlîhev ya ji holê rakin çêkirina nîvconductor, bi peyvên sade rave dike ka çima yek strey particle di a xaz stream dikare fabrîkek bi mîlyonan mesref bike. Ev rêberê we ye ku hûn bi zimanê gelê xwe biaxivin pîşesaziya semiconductor û bibe hevkarek domdar.

Di Çêkirina Çîpek Nîvconductor de Gaz Çi Role Dileyze?

Di bingeha xwe de, çêkirina nîvconductor pêvajoyek e ku li ser dîskek zirav a mîkroskobîk, dorhêlên elektrîkê yên pir-tebeq têne çêkirin silicon, bi navê a wafer. Bifikirin ku hûn hewl bidin ku ezmanek bi mezinahiya pûleyek posteyê, bi mîlyaran ode û korîdoran ava bikin. Pîvana ku em behsa wê dikin ev e. Ji bo bidestxistina vê, hûn nikarin amûrên fîzîkî bikar bînin. Di şûna wê de, tevahî pêvajoya çêkirinê xwe dispêre rêzek reaksiyonên kîmyewî yên rastîn, û amûra bingehîn a van reaksiyonên e xaz.

Gaz wekî destên nexuyayî yên ku van dorhêlan ava dikin tevdigerin. Ew çend karên krîtîk dikin. Hin, mîna nîtrojen, hawîrdorek bêkêmasî paqij û bi îstîqrar biafirînin, pêşî li reaksiyonên nedilxwaz bigirin. Yên din, ku wekî gazên pêvajoyê têne zanîn, blokên avahîsaziyê yên rastîn an amûrên xêzkirinê ne. Ji bo nimûne, taybet cureyê gazê dibe ku were bikar anîn da ku tebeqeyek mîkroskopî ya materyalê veguhezîne, lê ya din xaz tam tê bikaranîn etch maddî dûr bikeve da ku rêyek dorpêve bike. Her gav, ji paqijkirina wafer avakirina tranzîstorên dawîn, taybetmendiyek pêk tîne xaz an tevlîheviya gazan. Rastiya ya herikîna gazê û pêkhatina wê ya kîmyewî rasterast serketina wê diyar dike çêkirina chip doz.

Çima Di Hilberîna Semiconductor de Paqijî Ewqas Girîng e?

Di jiyana me ya rojane de, piçek toz an qirêjiya hewayê ne tiştek mezin e. Lê hundir a semiconductor fabrîkeya fabrîkî, an "fab", ew karesatek e. Pêkhateyên ku li ser a silicon wafer pir caran bi nanometreyan têne pîvandin - ew mîlyaryek metre ye. Ji bo ku em vê yekê bidin ber çavan, pora yek mirovî bi qasî 75,000 nanometre fireh e. Tozek piçûk particle tu nikarî jî bibînî ku di cîhanê de kevirekî mezin e semiconductor fabrîkî.

Ji ber vê yekê ye paqijiyê taybetmendiya herî girîng a gazan e di semiconductor de tê bikaranîn hilberînê. Her molekulek nexwazî ​​-ger ew molekulek avê ya bêserûber be, metalek piçûk be particle, an cûda xaz molekul- tê hesibandin an nepakî. Ev gemarkirî dikare bi tevahî nazik têk bibe reaksiyona kîmyayî pêk tê li ser waferrûyê 's. Yekane nepakî dikare çênebûna şebekekê asteng bike, bibe sedema kurtefîlmek, an biguhezîne taybetmendiyên elektrîkê yên nîvconductor materyal. Ji ber ku yek wafer dikare bi sedan an bi hezaran çîpên kesane vehewîne, xeletiyek piçûk dikare bibe sedema windahiyek darayî ya mezin. Tevahiya pêvajoyê daxwaz dike astên herî bilind ên paqijiyê bi tevayî kar bikin.

Çawa Nepaqijiyên di Gazan de Hilberîna Semiconductor Xerab Dikin?

Dema ku an nepakî di pêvajoyekê de heye xaz, ew dikare bibe sedema "kujer kêmasî." Ev ne tenê xeletiyek piçûk e; ew a kêmasî ku tevahiya mîkroçîpê li ser wê beşê pêşkêşî dike wafer bêkêr. Ka em binêrin ka ev çawa dibe. Di dema deposition qonax, ku fîlimên zirav qat bi qat têne çêkirin, nexwestî ye particle dikarin li ser rûyê erdê. Dema ku tebeqeya paşîn li ser jorîn tê razandin, ew kulmek mîkroskopî an valahiyek çêdike. Ev xeletî dikare pêwendiya elektrîkê bişkîne an yekek nexwestî biafirîne, bi bandor transîstora hatî çêkirin hilweşîne.

Encamên vê yekê ji bo xêzek jêrîn wêranker in. Metrîka bingehîn a serkeftinê di a semiconductor fab "hilberîn" e - ji sedî çîpên xebatê yên ku ji yek yek têne hilberandin wafer. Tewra dilopek piçûk jî berhem, ji 95% heya 90%, dikare bi mîlyonan dolar dahata winda nîşan bide. Nepaqijiyên gazê rasterast sedema kêmbûnê ne berhem. Ji ber wê çêkerên nîvconductor pê ve mijûl in paqijiya gazê. Pêdivî ye ku ew piştrast bin ku xaz ketina amûrên wan ên pir-mîlyar dolarî ji her tiştî bêpar e contaminant ku dikare ji rê derxe pêvajoya çêkirina nîvconductor. Ew lîstikek rastbûna mîkroskopî ye ku cîhê xeletiyê sifir heye.

Gazên sereke yên ku di çêkirina nîvconductor de têne bikar anîn çi ne?

Rêjeya gazên ku di nav de têne bikar anîn pîşesaziya semiconductor berfireh e, lê ew bi gelemperî di du kategoriyan de dibin: gazên mezin û gazên taybetî.

• Gazên mezin: Vana bi mîqdarên pir mezin têne bikar anîn û bingeha hawîrdora hilberînê pêk tînin.

  • Nîtrojen (N2): Ev hespê kar e. Ultra-bilind paqijiyê Nîtrojen ji bo afirandina "atmosferek" bêserûber di hundurê amûrên çêkirinê de tê bikar anîn. Ev oksîjen, şilbûnê, û perçeyên din paqij dike, pêşî li oksîjena nedilxwaz an gemarkirî wekî we wafer.
  • Hîdrojen (H2): Pir caran bi gazên din re tê bikaranîn, hîdrojen bê guman girîng e deposition pêvajoyan û ji bo afirandina hawîrdorên kîmyewî yên pir taybetî yên ku ji bo avakirina strukturên transîstor hewce ne.
  • Argon (Ar): Wek bêhêz xaz, Argon di pêvajoyek ku jê re tê gotin sputtering tê bikar anîn, li wir ji bo bombekirina madeyek armanc tê bikar anîn, atoman dişewitîne û dûv re tê depokirin. wafer. Ew jî ji bo afirandina tê bikaranîn plasma li gelek etch pêvajoyên.

• Gazên Taybet: Van gazên tevlihev, pir caran xeternak û pir endezyarkirî ne ku ji bo gavên pêvajoyê yên taybetî têne bikar anîn. Ew malzemeyên "aktîf" in.

  • Etchants: Gazên mîna klor (Cl2) û hîdrojen bromîd (HBr) ji bo bi awakî rast xêzkirin an etch qalibên nav qatên yên wafer.
  • Dopants: Gazên wekî arsine (AsH3) û fosfîn (PH3) têne bikar anîn da ku bi mebesta taybetmendiyek destnîşan bikin. nepakî nav silicon ji bo guhertina taybetmendiyên wê yên elektrîkê, ku bi vî rengî transîstor têne kontrol kirin.
  • Gazên depokirinê: Silane (SiH4) mînakek klasîk e, ku wekî çavkaniya wê tê bikar anîn silicon da ku fîlimên tenik razînin.

Ji bo karmendek kirînê wekî Mark, girîng e ku hûn zanibin ku her çend van gazên cûda cûda ne, ew yek hewcedariyek hevpar parve dikin: ekstrem paqijiyê.

Hûn Dikarin Depokirin û Etching bi Mercên Hêsan Vebêjin?

Hilberîna semiconductor bi sedan gavan vedihewîne, lê piraniya wan guhertoyên du pêvajoyên bingehîn in: deposition û etch. Fêmkirina van bi peyvên hêsan girîng e ji bo têgihiştina rola xaz.

1. Depokirin: Çêkirina qatan
Bifikirin deposition wek spray-boyaxa bi molekulan. Armanc ev e ku meriv qatek ultra-tenik, bêkêmasî yekreng a materyalê li ser lê zêde bike silicon wafer.

• Pêvajo: Pêvajoyek xaz (wek silane) bi a gaza hilgirê (çawa nîtrojen an hîdrojen). Ev xaz dûv re têkel tê avêtin jûreyek ku tê de tê de ye wafer. YEK reaksiyona kîmyayî pir caran bi germê an a plasma, dibe sedem ku molekul ji nav "baran" derkevin xaz û qalibekî çêdikin filmê tenik li ser waferrûyê 's.
• Çima Paqijî Girîng e: Ger gemarek hebe particle di xaz herik, ew mîna pariyek tozê ye ku dikeve nav boyaxa te ya spreyê. Ew ê di qata nû de were bicîh kirin, strukturek çêbike kêmasî. Ger nexwestî hebe xaz molekul, ew dikare bi xeletî reaksiyonê bike, pêkhatina kîmyewî û taybetmendiyên elektrîkî yên qatê biguhezîne.

2. Çêkirin: Çêkirina Çerkan
Piştî avakirina qatek, hûn hewce ne ku şêwaza dorpêçê têxin nav wê. Etch pêvajoya rakirina hilbijartî ya materyalê ye.

• Pêvajo: Ew wafer bi maddeyek hesas ronahiyê bi navê fotoresîst tê pêçan. Nimûneyek li ser wê tê pêşandan (wek stencil). Dûv re deverên vekirî têne hişk kirin. The wafer paşê di odeyek dagirtî de tê danîn xaz (mîna pêkhateya fluorine). Ev xaz tê enerjî kirin a plasma dewletê, wê pir reaktîf dike. The plasma bombebaran dike wafer, kîmyewî ji materyalê dixwe tenê li deverên ku ji hêla şablonê ve nehatine parastin.
• Çima Paqijî Girîng e: Nepakîyên di gazan de ji bo etching tê bikar anîn dikare rêjeya reaksiyonê biguhezîne. Ev dikare bibe sedem ku çerxên pir fireh, pir teng, an jî qet neyên kişandin. Metalek particle nepakî heta dikare asteng bike etch pêvajo li yek deverek piçûk, li dû xwe "post"ek ji materyalê nexwazî ​​ku ku çerxê kurt dike dihêle.

Paqijiya Gazê ya Ultra-High çawa tê pîvandin û domandin?

Di pîşesaziya nîvconductor global, pîvanên paqijiya standard ên mîna "ji sedî" bêkêr in. Em pê re mijûl dibin gemarkirî li ser pîvaneke ku têgihîştina wê zehmet e. Paqijî tê pîvandin parçeyên per trîlyon (ppt). Ev tê wateya ji bo her trîlyon xaz molekul, dikare tenê yek an du molekulên nepakî hebin.

Ji bo bidestxistin û verastkirina vê astê paqijiya gazê, sîstemeke sofîstîke ya paqijkirina gazê û analîz hewce ye.

Li fabrîkaya me, em ne tenê hilber dikin xaz; em dijîn û nefesê digirin kontrolkirina kalîteyê. Ew dabînkirina gazê zincîr ji bo a semiconductor fab paqijkerên pispor ên ku rast li cîhê karanîna hatî saz kirin vedihewîne. Wekî din, pêşkeftî analîza gazê amûrên ji bo bikaranîn çavdêriya dema rast. Teknîkên wek girseya ionîzasyona zexta atmosferê spektrometrî (APIMS) dikare pêk bîne tespîtkirina nepakiyê daket asta perçe-per-trilyon, misogerkirina uhp gaz (paqijiya pir-bilind) ketina amûra pêvajoyê bêkêmasî ye.

Çi Pêşkêşkerek Gaza Paqijiya Bilind pêbawer dike?

Ji bo serek kirînê mîna Mark, ku êşa derengkirina barkirinê û sertîfîkayên xapînok dîtiye, pêbawerî her tişt e. Li cîhanê ya semiconductor paqijiya bilind gazan, pêbawerî li ser sê stûnan dimîne: Pêdengiya Hilberînê, Piştrastkirina Kalîteyê, û Pisporiya Lojîstîk.

1. Pêdengiya hilberînê: Pêdivî ye ku dabînkerek pêbawer xwedî kapasîteyên hilberîna zexm û zêde be. Ji bo nimûne, heft xetên hilberînê yên kargeha me piştrast dikin ku em dikarin daxwaziya bilind bicîh bînin û ku pirsgirêkek li ser yek rêzê tevahî hilberîna me rawestîne. Ev metirsiya qutkirina dabînkirinê ya ku dikare pir-mîlyar dolar rawestîne kêm dike semiconductor fab.
2. Piştrastkirina Kalîteya Verastkirî: Ne bes e ku hûn îdîa bikin ku hûn hene gaza paqijiya bilind. Divê hûn karibin wê îspat bikin. Ev tê wateya veberhênana li alavên analîtîk ên herî pêşkeftî tespîtkirina nepakiyê. Di heman demê de ev tê vê wateyê ku bi her barkirinê re Sertîfîkayên Analîzê (CoA) zelal, peydakirî peyda dike. Têkoşîna bi sextekariya sertîfîkayê li ser avakirina têkiliyek demdirêj li ser bingeha pêbawerî û daneyên verastkirî ye.
3. Pisporiya Lojîstîk: Danîna a gaza korozive an jî şilava kryojenîk ji Çînê heta DYA ne hêsan e. Pêdivî ye ku konteynerên pispor, zanîna rêziknameyên barkirina navneteweyî, û plansaziyek hûrgulî hewce bike ku ji derengiyê dûr nekevin. Pêşkêşkerek pêbawer fêm dike ku ev ne tenê şandina qutiyek e; ew beşek krîtîk a gerdûnî birêve dibe semiconductor belê heme.

Cûdahiya di navbera Gaza Mezin û Gaza Taybet de çi ye?

Fêmkirina cudahiya di navbera gaza mezin û gaza taybet ji bo her kesê ku di çavkaniyê de ji bo ve girêdayî ye girîng e pîşesaziya semiconductor. Dema ku her du jî tundî hewce dike paqijiyê, pîvan, hilgirtin û sepana wan pir cuda ne.

Gazên mezin, wek Gazên Taybet ên Paqijiya Bilind a Mezin, behs bike gazên wek nîtrojenê, oksîjen, argon, û hîdrojen. Ew bingeha jîngeha fabrîkî ne. Têgîna "gelek" ji mîqdarên girseyî yên ku têne bikar anîn vedibêje. Van gazan bi gelemperî li cîh an li nêzê têne hilberandin û bi riya boriyên taybetî rasterast ji pergala belavkirina navxweyî ya fabrîkî re têne şandin. Pirsgirêkên sereke li vir parastin e paqijiyê li ser torên belavkirinê yên berfireh û dabînkirina danûstendinek bênavber, volga bilind.

Gaza taybetî (an gaza elektronîk) behsa kategoriyek berfireh a gazên bi gelemperî biyanî, reaktîf, an xeternak dike ku di mîqdarên piçûktir de ji bo gavên pêvajoyek taybetî yên wekî etching û xêzkirinê têne bikar anîn. deposition. Nimûne silan, ammonia, boron trichloride, û nîtrojen trifluoride hene. Vana di silindirên tansiyona bilind de têne radest kirin. Pirsgirêkên bi gaza taybet di hilgirtinê de ewlekariya zehf in, ji bo tevliheviyên gazê hevgirtina tevliheviya bêkêmasî peyda dikin, û rê li ber reaksiyonên kîmyewî yên di hundurê silindirê de digirin ku dikarin tawîzê bidin. kalîteya gazê.

Daxwaza gaza nîvconductor-paqijiya bilind çawa pêş dikeve?

Ew pîşesaziya semiconductor qet raweste. Qanûna Moore, çavdêriya ku jimara transîstorên li ser çîpê her du salan carekê duqat dibe, berdewam dike ku sînorên fizîkê bişkîne. Her ku transîstor piçûk dibin, ew bi qateyek hestiyartir dibin gemarkirî. YEK size particle ya ku pênc sal berê qebûl bû "kujer e kêmasî"îro.

Ev ajotina bêdawî ya ji bo çîpên piçûktir û bihêztir tê wateya daxwaziya astên hîn bilindtir paqijiya gazê mezin dibe. Em ji cîhanek ku perçe-per-mîlyar standarda zêr bû berbi cîhek ku perçe-per-trilyon hewcedariya herî hindik têketinê ye ji bo nîvconductor pêşketî nodes. Wekî din, materyalên nû û mîmarên çîpê, mîna transîstorên 3D NAND û Gate-All-Around (GAA), portfoliyoyek tevahî ya nû hewce dike. gazê nifşê din têkel û pêşgir. Wek hilberînerên gazê, em di pêşbaziyek domdar a nûbûnê de ne, teknolojiyên nû yên paqijkirinê û rêbazên analîtîk pêşdixin da ku li gorî pîşesaziya nîvconductor global.

Wekî Kiryarek, Divê Ez Li Çi Sertîfîkayên Kalîteyê Bigerim?

Rêwîtiya cîhana dabînkeran dikare dijwar be, nemaze dema ku bi hilberên teknîkî re mijûl dibin. Sertîfîka erêkirinek girîng, sêyemîn a kapasîteyên dabînker û pabendbûna bi kalîteyê peyda dike. Dema ku çavkanî gazên paqijiya bilind bo pîşesaziya semiconductor, li vir çend tişt hene ku hûn lê bigerin:

• ISO 9001: Ev ji bo pergalên rêveberiya kalîteyê pejirandinek bingehîn e. Ew destnîşan dike ku dabînker ji bo hilberandin, teftîşkirin û radestkirinê pêvajoyên baş diyarkirî û dubarekirî hene.
• ISO/IEC 17025: Ev yek krîtîk e. Ew standard ji bo jêhatiya laboratuarên ceribandin û kalibrasyonê ye. Pêşkêşkerek bi vê sertîfîkayê îsbat kiriye ku laboratûara wan a hundurîn - ya ku Belgeya Analîza we çêdike - rast û pêbawer e.
• Analîzên Traceable: Her gav ji bo her silindir an komê Belgeyek Analîzê (CoA) daxwaz bikin. Pêdivî ye ku ev sertîfîka asta rastîn a krîtîk hûrgulî bike nepakiyên di gazê de, bi rêbazên analîtîk ên taybet ên mîna kromatografiya gazê an spektrometriya girseyî.

Wekî rêberek diyarker mîna Mark, amûra weya çêtirîn ev e ku hûn pirsên lêpirsînê bipirsin. Tenê nepirsin "Ma ev e xaz paqij?" Bipirse "Tu çawa îspat dikî ku ew safî ye? Sertîfîkaya laboratûwara xwe nîşanî min bide. Pêvajoya xwe ji bo misogerkirina domdariya pir-pirtûkê rave bike." Hevjînek bi rastî pispor û pêbawer dê van pirsan pêşwazî bike û bersivên pêbawer, zelal hebe.

Key Takeaways

• Gaz amûrek e: Li çêkirina nîvconductor, gaz ne tenê materyal in; ew amûrên rast in ku ji bo çêkirin û xêzkirina çerxên mîkroskopî li ser a silicon wafer.
• Paqijî her tişt e: Pîvana ji çêkirina chip ew qas piçûk e ku yek nexwazî ye particle an nepakî molekul dikare çîpê hilweşîne, çê dike paqijiya ultra-bilind pêdiviyek ne-negotî.
• Hilberîn armanc e: Bandora bingehîn ya qirêjbûna gazê kêmkirina hilberînê ye berhem, ku rasterast ji bo bi mîlyonan dolar dahata winda tê wergerandin fabs semiconductor.
• Du pêvajoyên sereke: Pir gavên di çêkirina çîpê de jî tê de hene deposition (qatên avahîsaziyê) an etch (nimûneyên xêzkirinê), ku her du jî bi tevahî bi reaksiyonên kîmyewî yên rastîn ên gazên paqij ve girêdayî ne.
• Pêbawerî sereke ye: Pêşkêşkerek pêbawer di nav de gaza nîvconductor pêdivî ye ku sûk bi laboratuarên pejirandî, û rêveberiya lojîstîkî ya pispor re hevrêziya hilberînê, pêbaweriya kalîteya verastkirî nîşan bide.
• Pêşeroj Paqijtir e: Her ku nîvconductor pêşkeftîtir dibin, daxwaziya astên hîn bilindtir jî dibe paqijiya gazê (ji bo perçe-per-trilyon) dê tenê mezin bibe.