Dinyaya nûjen li ser çîpkan dimeşe. Ji smartphone di berîka we de heya pergalên rêberiyê yên di endezyariya hewayê de, ya piçûk amûrê nîvconductor lehengê nenas ê serdema dîjîtal e. Lê lehengê li pişt leheng çi ye? Ew cîhana nexuya, pir caran bêhêz a gazên taybetî ye. Bi taybetî, kîmya florîn di nav de rolek girîng dilîze çêkirina nîvconductor pêvajoyek ku bi hêsanî nayê veguheztin.

Ger hûn zincîreyek dabînkirinê birêve dibin an çavdêriya kalîteya hilberê li a semiconductor Foundry, hûn dizanin ku marjîna xeletiyê sifir e. Yek çîçek di şilbûnê de an perçeyek mîkroskopî dikare hilberînek bi mîlyon dolaran xera bike. Ev gotar bi kûrahî li ser rola florîn-dihewîne gaz - çima em wan bikar tînin, kîmya taybetî ya ku wan bi bandor dike, û girîngiya krîtîk a aramî û paqijiya zincîra peydakirinê. Em ê bikolin ka vana çawa gazên paqijiya bilind de têne bikaranîn etch û gavên avêtinê, û çima peydakirina wan ji hevkarek pêbawer biryara herî girîng e ku hûn dikarin îsal bidin.

Çima pîşesaziya nîvconductor ew qas bi gazên fluorîn ve girêdayî ye?

Ji bo fêmkirina pîşesaziya semiconductor, divê hûn li tabloya peryodîk binêrin. Silicon kulm e, lê fluorine firçe ye. The çêkirina nîvconductor pêvajo tê de avakirina qatên materyalan e û dûv re bi bijartî rakirina wan ji bo afirandina çerxeyan. Ji vê pêvajoya rakirinê re etching tê gotin.

Florîn hêmana herî elektronegatîf e. Bi gotinên hêsan, ew ji bo elektronan pir birçî ye. Dema ku em destnîşan dikin gaza florîn an pêkhateyên fluorinated nav odeyeke plazmayê de, atomên fluorê bi silicon û bi tundî bertek nîşan didin silicon dioxide. Ev reaksiyona kîmyewî silicona zexm vediguherîne gazên guhêrbar (wek silicon tetrafluoride) ku bi hêsanî têne derxistin. Bêyî vê reaksiyona kîmyayî, me nikarîbû xendekên mîkroskopî û qulên pêwendiyê yên ku ji bo nûjen hewce ne biafirînin. amûrên elektronîk.

Li hilberîna cildê bilind, lez û rast her tişt in. Gazên fluorine hene rêjeyên bilind ên guheztinê yên ku ji bo domandina hilanînê hewce ne peyda dikin, di heman demê de hilbijartî pêşkêş dikin ku meriv yek materyalê qut bike bêyî ku zirarê bide qata li binê wê. Ew çalakiyek hevseng a nazik e kîmya û fîzîkê.

Çi kîmya fluorînê ji bo xêzkirina rast-bilind ewqas bêhempa dike?

Hûn dikarin bipirsin, çima klor an bromîn bikar neynin? Em dikin, ji bo hin qatan. Lêbelê, kîmya florîn dema ku malzemeyên bingeh-sîlîkonê diherikînin avantajek bêhempa pêşkêşî dike. Têkiliya di navbera silicon û fluorine de pir xurt e. Dema ku florîn-dihewîne plazma li waferê dikeve, reaksîyon exotermîk û spontan e.

Sêrbaz di nav de çêdibe plasma. Di a pêvajoya semiconductor ode, em enerjiya bilind li gazek domdar wekî Karbon Tetrafluoride (CF4) an Sulfur Hexafluoride (SF6) bi kar tînin. Ev gazê ji hev vediqetîne, reaktîf derdixe fluorine radîkal. Van radîkalan êrîşî ser rûyê erdê dikin wafer.

"Destpêkirina ya etch performansa çîpê diyar dike. Ger paqijiya gaza we diguhere, rêjeya etchê ya we diguhere, û hilberîna we têk diçe."

Ev dibe sedema têgîna anizotropîk etching-birrîna rasterast bêyî xwarina alîkî. Bi tevlihevkirinê fluorine bi yên din gazên pêvajoyê, endezyar dikarin profîla xendek bi rengek bêkêmasî kontrol bikin. Gava ku em berbi girêkên piçûktir (7nm, 5nm, û jêrîn) ve diçin, ev kapasîteyê pêdivî ye, ku tewra nanometreyek devjêberdanê jî têkçûn e.

Çawa gazên di hilberîna nîvconductor de pêvajoyên pêşkeftî yên etchê dimeşînin?

Pêvajoyên Etch Amûrên peykersaziyê yên ya fabs. Du celebên sereke hene: etch şil (bikaranîna kîmyewiyên şil ên mîna hîdrojen florîd) û etch hişk (bikaranîna plasma). Modern nîvconductor pêşketî girêkan hema hema bi taybetî xwe dispêrin pîskirina plazmaya hişk ji ber ku ew pir rasttir e.

Di tîpîk etching plazma rêzik, a gaza florînkirî tê nasîn. Ka em li cûrbecûr bikar bînin binêrin:

• Karbon Tetrafluoride (CF4): Hespê kar ji bo etching oxide.
• Octafluorocyclobutane (C4F8): Ji bo danîna qatek polîmerî li ser aliyên xendek tê bikar anîn, dema ku binî kûrtir tê kişandin wan diparêze.
• Sulfur Hexafluoride (SF6): Ji bo rêjeyên zexmkirina siliconê ya pir bilez tê zanîn.

Têkiliya di navbera plasma û ya substrate tevlihev e. Ew ji hêla îyonan ve û reaksiyonên kîmyewî ji hêla radîkalan ve tê bombebaran kirin. The alavên çêkirina nîvconductor divê herikîn, zext û tevliheviya van gazan bi hişkî kontrol bikin. Ger ku gaza taybet di nav xetên radestkirinê an jûreyê de nepaqijiyên mîna şilbûnê vedihewîne, ew dikare di nav xetên radestkirinê an jûreyê de asîda hîdrofluorîk çêbike, ku bibe sedema korozyon û kêmasiyên perçeyan.

Çima Nîtrojen Trifluoride padîşahê sepanên paqijkirina odeyê ye?

Demek etching û paqijkirin bi hev re bimeşin, paqijkirina alavên çêkirinê bi qasî pêvajokirina wafer girîng e. Di dema Rakirina Vapora Kîmyewî (CVD), materyalên mîna silicon an tungsten li ser waferê têne razandin. Lêbelê, van materyalan jî dîwarên odeyê jî dike. Ger ev bermayî çêbibe, ew diqelişe û dikeve ser waferan, dibe sedema kêmasiyan.

Enter Nîtrojen Trifluoride (NF3).

Sal berê, pîşesaziyê bikar anîn serayê florînkirî gazên mîna C2F6 ji bo paqijkirina odeyê. Lêbelê, NF3 ji bo standard bûye pêvajoyên paqijkirina odeyê ji ber karîgeriya wê ya bilind. Dema ku di çavkaniyek plasma ya dûr de hilweşe, NF3 hejmareke mezin çêdike atomên florînê. Van atoman dîwarên odeyê paqij dikin, bermahiyên hişk vediguherînin gaza ku tê derxistin.

Nîtrojen Trifluoride bijarte ye ji ber ku ew rêjeyek karanîna bilindtir e (pirtir gaz bi rastî tê bikar anîn) û li gorî kevintir emeliyatên wê kêmtir e. ajanên paqijkirinê. Ji bo gerînendeyê sazgehê, ev tê vê wateyê ku ji bo lênihêrînê kêmtir dem û guheztina zûtir tê wateya.

Kîjan pêkhateyên florînkirî ji bo hilberîna volta bilind pêdivî ye?

Ew zincîra dabînkirina nîvconductor xwe dispêre selikek taybetî gazên florîn hene. Her yekê "reçete" an serîlêdanek taybetî heye. At Jiangsu Huazhong Gaz, em daxwazek girseyî ya jêrîn dibînin:

Eva pêkhateyên fluorinated xwîna jiyanê ne hilberîna cildê bilind. Bêyî herikîna domdar a van gazên di nîvconductor hilberîn, xetên rawestandin. Ew qas hêsan e. Ji ber vê yekê rêveberên kirînê yên mîna Eric Miller bi domdarî çavdêriyê dikin belê heme ji bo astengiyan.

Çima gazên paqijiya bilind bingeha hilberîna nîvconductor in?

Ez nikarim vê yekê têra xwe tekez bikim: Paqijî her tişt e.

Dema ku em behsa gazên paqijiya bilind, em ne behsa "pola pîşesaziyê" ya ku ji bo welding tê bikar anîn. Em li ser paqijiya 5N (99.999%) an 6N (99.9999%) dipeyivin.

Çima? Ji ber ku a amûrê nîvconductor xwedî taybetmendiyên ku bi nanometre têne pîvandin hene. Yek molekulek nepaqijiya metal an jî mîqdarek şilbûnê (H2O) dikare bibe sedema dorvegerek kurt an jî rê li ber girêdana qatek bigire.

• Moisture: reaksiyon dike fluorine ji bo afirandina HF, ku pergala radestkirina gazê xera dike.
• Oksîjan: Siliconê bê kontrol oksîde dike.
• Metalên Giran: Taybetmendiyên elektrîkê yên transîstorê hilweşînin.

Wekî dabînker, karê me ev e ku em pê ewle bin Xenon-paqijiya bilind an Oksîdê nîtroya pola elektronîkî hûn hevdîtinên hişk distînin standardên pîşesaziyê. Em kromatografiya gazê ya pêşkeftî bikar tînin da ku tespît bikin şopên nepakî daket beşên per milyar (ppb). Ji bo kirrûbirek, dîtina Belgeya Analîzê (COA) ne tenê kaxezek e; ew garantiya wan e çêkirina nîvconductor dê rûbirûyê hilweşîna hilberîna felaket nebe.

Pîşesazî çawa emîsyonên gaza serayê û GWP birêve dibe?

Di odê de fîl heye: jîngeh. Gelek gazên florînkirî bilindbûnek heye Potansiyela Germbûna Gerdûnî (GWP). Mînak, Sulfur Hexafluoride (SF6) yek ji yên herî ye gazên serayê yên bi hêz ku mirov tê zanîn, bi GWP bi hezaran qat ji CO2 bilindtir e.

Ew pîşesaziya çêkirina nîvconductor di bin zextek mezin de ye ku şopa karbona xwe kêm bike. Ev bûye sedema du guhertinên mezin:

1. Kêmkirin: Fabs li ser xetên xwe yên eksozê "qutiyên şewitandinê" an jî skrabberên girseyî saz dikin. Ev pergal yên bêberaktîf dişkînin gaza serayê berî ku di atmosferê de were berdan.
2. Cîgir: Lêkolîner li alternatîf digerin etch gazên bi GWP kêmtir. Lêbelê, dîtina molekulek ku wekî C4F8 an SF6 bêyî bandora jîngehê kar dike ji hêla kîmyewî ve dijwar e.

Nîtrojen Trifluoride ji bo paqijkirinê gavek di rêça rast de bû ji ber ku ew ji PFC-yên kevntir bi hêsanî têk diçe, di encamê de bi tevahî kêmtir dibe emission heke pergalên kêmkirinê rast dixebitin. Kêmkirin belavbûna gaza serayê êdî ne tenê tevgerek PR e; ew li YE û Dewletên Yekbûyî hewcedariyek birêkûpêk e.

Ma zincîra dabînkirina nîvconductor ji kêmbûna gaza taybetî re xeternak e?

Ger çend salên dawî tiştek fêrî me kir, ew e ku belê heme nazik e. Hilberînerên semiconductor ji neonê bigire heya her tiştî bi kêmasiyan re rû bi rû mane fluoropolymers.

Pêşkêşkirina gaza florîn û derûvên wê bi derxistina florspar (calcium floride) ve girêdayî ye. Çîn çavkaniyek cîhanî ya sereke ya vê madeya xav e. Dema ku tansiyonên jeopolîtîk zêde dibin an rêyên lojîstîkê xitim dibin, hebûna van krîtîk gazên pêvajoyê dadikeve, û biha bilind dibin.

Ji bo kirrûbirek mîna Eric, tirsa "Force Majeure" rast e. Ji bo kêmkirina vê yekê, pargîdaniyên şehreza dabînkerên xwe cihêreng dikin. Ew li hevkarên ku xwediyên xwe ne digerin iso-tankên û torên lojîstîkê ava kirine. Pêbawerî di lojîstîk bi qasî paqijiya gazê girîng e. Hûn dikarin ya herî paqij bibin gaza C4F8 li dinyayê, lê ger li benderekê asê bimîne, ji wî re bêkêr e fab.

Protokolên ewlehiyê yên ji bo birêvebirina Hîdrojen Florîd û materyalên din ên jehrîn çi ne?

Ewlehî bingeha pîşesaziya me ye. Gelek florîn-dihewîne gaz an jehrîn in, asfîksîsant in, an jî pir reaktîf in. Hîdrojen Florîd (HF), ku pir caran di etîka şil de tê bikar anîn an wekî berberek çêdibe, bi taybetî xeternak e. Ew dikeve çerm û êrîşî avahiya hestî dike.

Rakirina van materyalan perwerdehiyek hişk û amûrên pispor hewce dike.

• Silindir: Pêdivî ye ku DOT/ISO pejirandî be û bi rêkûpêk ji bo koroziya navxweyî were kontrol kirin.
• Valves: Valvesên diafragmê ji bo pêşîlêgirtina leaksiyonê têne bikar anîn.
• Sensor: Semiconductor fabs di nav senzorên vedîtina gazê de ne ku di herikîna herî piçûk de alarman çêdikin.

Dema ku em silindirek tije bikin Oksîdê nîtroya pola elektronîkî an etchantek jehrîn, em wê wekî çekek barkirî digirin dest. Em piştrast dikin ku silindir di hundurê xwe de paqij e da ku pêşî li perçebûnê bigire û ku valve tê girtin û vegirtin. Ji bo xerîdarên me, dizanin ku gaza hilgirê an etchant digihîje ewledar, pakkirina lihevhatî rehetiyek mezin e.

Çi li pêşiya materyalên ku di pêvajoya çêkirina nîvconductor de têne bikar anîn?

Ew hilberîna semiconductor nexşeya rê êrîşkar e. Gava ku çîp ber bi strukturên 3D yên mîna transîstorên Gate-All-Around (GAA) ve diçin, tevliheviya etching û paqijkirin zêde dibe. Em daxwazek bêtir xerîb dibînin gaza florînkirî têkelên ku dikarin bi rastbûna atomê kunên kûr û teng derxînin.

Etching Layer Atomic (ALE) Teknîkek nûjen e ku materyalê yek bi yek tebeqeya atomê radike. Ji bo vê yekê dozek pir rast hewce dike gazên reaktîf. Digel vê yekê, zexta ji bo hilberîna "kesk" dê îhtîmala pejirandina nû bike kîmya florîn ku heman performansê bi kêmtir pêşkêşî dike GWP.

Pêşeroj aîdê wan e ku dikarin hem di senteza gazê û hem jî di paqijkirinê de nûjen bikin. Wek materyalên nîvconductor çêdibin, divê gazên ku ji bo şeklê wan têne bikar anîn jî pêşve bibin.

Key Takeaways

• Florîn bingehîn e: Kîmyaya Florînê ji bo çalakkerê sereke ye etch û paqij gav diavêje çêkirina nîvconductor.
• Paqijî Padîşah e: Paqijiya bilind (6N) ne muzakere ye ku pêşî li kêmasiyan bigire û piştrast bike aramiya pêvajoyê.
• Cûreyên gazê: Gazên cûda yên wekî CF4, SF6, û Nîtrojen Trifluoride di rola taybetî de xizmet bike fabrîkî.
• Bandora jîngehê: Birêvebirin belavbûna gaza serayê û kêmkirin dijwariyek pîşesaziya krîtîk e.
• Ewlekariya Dabînkirinê: A xurt belê heme û hevkarên pêbawer hewce ne ku ji rawestandina hilberînê dûr bikevin.

Li Jiangsu Huazhong Gas, em van dijwariyan fam dikin ji ber ku em wan her roj dijîn. Ma hûn hewce ne Xenon Paqijiya Bilind ji bo pêvajoya weya herî nû ya etch an radestkirina pêbawer a gazên pîşesaziyê yên standard, em li vir in ku piştgirî bidin teknolojiya ku pêşerojê ava dike.