Šiuolaikinis pasaulis veikia ant lustų. Nuo išmaniojo telefono kišenėje iki orientavimo sistemų aviacijos ir kosmoso inžinerijoje – mažytė puslaidininkinis įtaisas yra negirdėtas skaitmeninio amžiaus herojus. Bet koks herojus slypi už herojaus? Tai nematomas, dažnai nepastovus specialių dujų pasaulis. Tiksliau, fluoro chemija vaidina pagrindinį vaidmenį puslaidininkių gamyba procesas, kurio tiesiog negalima pakeisti.

Jei valdote tiekimo grandinę arba prižiūrite produkto kokybę a puslaidininkis liejykloje, žinote, kad paklaidos riba yra lygi nuliui. Vienas drėgmės šuolis arba mikroskopinė dalelė gali sugadinti kelių milijonų dolerių gamybos seriją. Šiame straipsnyje gilinamasi į vaidmenį turinčių fluoro dujos – kodėl jas naudojame, specifinė chemija, dėl kurios jos yra veiksmingos, ir esminė tiekimo grandinės stabilumo ir grynumo svarba. Išnagrinėsime, kaip tai didelio grynumo dujos yra naudojami etch ir nusodinimo žingsnius, ir kodėl jų įsigijimas iš patikimo partnerio yra svarbiausias sprendimas, kurį galite priimti šiais metais.

Kodėl puslaidininkių pramonė taip priklausoma nuo fluoro turinčių dujų?

Norėdami suprasti puslaidininkių pramonė, turite pažvelgti į periodinę lentelę. Silicis yra drobė, bet fluoras yra teptukas. The puslaidininkių gamyba Šis procesas apima medžiagų sluoksnių kūrimą ir atrankinį jų pašalinimą, kad būtų sukurtos grandinės. Šis pašalinimo procesas vadinamas ofortu.

Fluoras yra labiausiai elektronegatyvus elementas. Paprastais žodžiais tariant, jis nepaprastai alkanas elektronų. Kai pristatome fluoro dujos arba fluorinti junginiai į plazmos kamerą, fluoro atomai agresyviai reaguoja su siliciu ir silicio dioksidas. Ši cheminė reakcija kietąjį silicį paverčia lakiomis dujomis (pvz., silicio tetrafluoridu), kurias galima lengvai išsiurbti. Be šio cheminio reaktyvumo negalėtume sukurti mikroskopinių griovių ir kontaktinių skylių, reikalingų šiuolaikiniams elektroniniai prietaisai.

Į didelės apimties gamyba, greitis ir tikslumas yra viskas. Fluoro turinčios dujos užtikrina aukštą ėsdinimo greitį, reikalingą pralaidumui palaikyti, taip pat suteikia selektyvumo perpjauti vieną medžiagą nepažeidžiant po ja esančio sluoksnio. Tai subtilus balansavimo veiksmas chemija ir fizika.

Kuo fluoro chemija yra tokia unikali didelio tikslumo ėsdinimui?

Galite paklausti, kodėl gi nenaudoti chloro ar bromo? Mes tai darome tam tikriems sluoksniams. Tačiau fluoro chemija suteikia unikalų pranašumą ėsdinant silicio pagrindu pagamintas medžiagas. Ryšys tarp silicio ir fluoro yra neįtikėtinai stiprus. Kada turinčių fluoro plazma patenka į plokštelę, reakcija yra egzoterminė ir spontaniška.

Magija vyksta plazma. A puslaidininkinis procesas kameroje, mes naudojame didelę energiją stabilioms dujoms, tokioms kaip anglies tetrafluoridas (CF4) arba sieros heksafluoridas (SF6). Tai suskaido dujas ir išskiria reaktyviąsias medžiagas fluoras radikalai. Šie radikalai puola paviršių vaflį.

“ Tikslumas etch apibrėžia lusto našumą. Jei jūsų dujų grynumas svyruoja, ėsdinimo greitis svyruoja, o išeiga sumažėja.

Tai veda prie sampratos anizotropinis ėsdinimas – pjovimas tiesiai, nevalgant į šoną. Maišant fluoras su kitais proceso dujos, inžinieriai gali puikiai valdyti tranšėjos profilį. Ši galimybė yra būtina, kai pereiname prie mažesnių mazgų (7 nm, 5 nm ir žemiau), kur net nanometro nuokrypis yra gedimas.

Kaip puslaidininkių gamybos dujos skatina pažangius ėsdinimo procesus?

Odinimo procesai yra skulptūros įrankiai fabs. Yra du pagrindiniai tipai: šlapiasis ėsdinimas (naudojant skystas chemines medžiagas, pvz vandenilio fluoridas) ir sausas ėsdinimas (naudojant plazmą). Modernus pažangus puslaidininkis mazgai beveik išimtinai priklauso nuo sauso plazminio ėsdinimo, nes jis yra daug tikslesnis.

Tipiškame plazminis ėsdinimas seka, a fluorintos dujos pristatomas. Pažvelkime į naudojamą veislę:

• Anglies tetrafluoridas (CF4): Oksidinio ėsdinimo darbinis arkliukas.
• Oktafluorciklobutanas (C4F8): Naudojamas polimero sluoksniui nusodinti ant tranšėjos šoninių sienelių, apsaugant jas, kol dugnas yra išgraviruotas giliau.
• Sieros heksafluoridas (SF6): Žinomas dėl itin greito silicio ėsdinimo greičio.

Sąveika tarp plazma ir substratas yra sudėtingas. Tai apima fizinį jonų bombardavimą ir cheminę radikalų reakciją. The puslaidininkių gamybos įranga turi griežtai kontroliuoti šių dujų srautą, slėgį ir mišinį. Jei specialios dujos sudėtyje yra priemaišų, pvz., drėgmės, ji gali sudaryti vandenilio fluorido rūgštį tiekimo linijose arba kameroje, sukeldama koroziją ir dalelių defektus.

Kodėl azoto trifluoridas yra kamerų valymo programų karalius?

Nors ėsdinimas ir valymas eikite koja kojon, gamybos įrangos valymas yra toks pat svarbus kaip ir plokštelių apdorojimas. Per Cheminis nusodinimas iš garų (CVD), tokios medžiagos kaip silicis ar volframas nusėda ant plokštelės. Tačiau šios medžiagos padengia ir kameros sienas. Jei šios nuosėdos susikaupia, jos nulupa ir nukrenta ant plokštelių, sukeldamos defektus.

Įeikite Azoto trifluoridas (NF3).

Prieš metus pramonė naudojo fluorintas šiltnamis dujos, pvz., C2F6, skirtos kameros valymui. Tačiau NF3 tapo standartu kameros valymo procesai dėl didelio efektyvumo. Suskaidytas nuotoliniame plazmos šaltinyje, NF3 sukuria didžiulį kiekį fluoro atomai. Šie atomai nuvalo kameros sienas, kietas liekanas paverčia dujomis, kurios išsiurbiamos.

Azoto trifluoridas yra pirmenybė, nes jo panaudojimo lygis yra didesnis (iš tikrųjų sunaudojama daugiau dujų) ir mažesnė emisija, palyginti su senesniais valymo priemonės. Patalpų vadovui tai reiškia trumpesnę techninės priežiūros prastovų ir greitesnį pralaidumą.

Kurie fluorinti junginiai yra būtini didelės apimties gamybai?

The puslaidininkių tiekimo grandinėje remiasi konkrečių krepšeliu fluoro turinčios dujos. Kiekvienas turi tam tikrą „receptą“ arba pritaikymą. At Jiangsu Huazhong dujos, matome didžiulę šių prekių paklausą:

Šios fluorinti junginiai yra gyvybės šaltinis didelės apimties gamyba. Be nuolatinio šių srauto dujos puslaidininkiuose gamyba, linijos sustoja. Tai taip paprasta. Štai kodėl pirkimo vadybininkai, tokie kaip Ericas Milleris, nuolat stebi tiekimo grandinė dėl trikdžių.

Kodėl didelio grynumo dujos yra puslaidininkių išeigos pagrindas?

Negaliu to pakankamai pabrėžti: grynumas yra viskas.

Kai kalbame apie didelio grynumo dujos, mes nekalbame apie "pramoninę klasę", naudojamą suvirinimui. Kalbame apie 5N (99,999%) arba 6N (99,9999%) grynumą.

Kodėl? Kadangi a puslaidininkinis įtaisas turi savybių, matuojamų nanometrais. Viena metalo priemaišos molekulė arba nedidelis drėgmės kiekis (H2O) gali sukelti trumpąjį jungimą arba neleisti sluoksniui prilipti.

• Drėgmė: Reaguoja su fluoras sukurti HF, kuris korozuoja dujų tiekimo sistemą.
• Deguonis: Nekontroliuojamai oksiduoja silicį.
• Sunkieji metalai: Sunaikinkite tranzistoriaus elektrines savybes.

Mūsų, kaip tiekėjo, darbas yra užtikrinti, kad didelio grynumo ksenonas arba Elektroninės klasės azoto oksidas gauni atitinka griežtus pramonės standartus. Aptikimui naudojame pažangią dujų chromatografiją priemaišų pėdsakų iki milijardo dalių (ppb). Pirkėjui analizės sertifikato (COA) peržiūra nėra tik popierizmas; tai garantija, kad jų puslaidininkių gamyba nesusidurs su katastrofiška derliaus krize.

Kaip pramonė valdo šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą ir GWP?

Kambaryje yra dramblys: aplinka. Daugelis fluorintos dujos turėti aukštą Visuotinio atšilimo potencialas (GWP). Pavyzdžiui, Sieros heksafluoridas (SF6) yra vienas iš labiausiai stiprių šiltnamio efektą sukeliančių dujų žmonėms žinomas, kurio GWP tūkstančius kartų didesnis nei CO2.

The puslaidininkių gamybos pramonė patiria didžiulį spaudimą sumažinti savo anglies pėdsaką. Tai lėmė du esminius pokyčius:

1. Sumažinimas: Fabs ant išmetimo linijų įrengia masyvias „degimo dėžes“ arba šveitiklius. Šios sistemos suardo nesureagavusius šiltnamio efektą sukeliančių dujų prieš išleidžiant į atmosferą.
2. Pakeitimas: Mokslininkai ieško alternatyvos etch dujos su mažesniu GWP. Tačiau chemiškai sunku rasti molekulę, kuri veiktų taip pat gerai, kaip C4F8 ar SF6, nedarant poveikio aplinkai.

Azoto trifluoridas buvo žingsnis teisinga linkme valant, nes jis genda lengviau nei senesni PFC, todėl iš viso mažiau emisija jei taršos mažinimo sistemos veikia tinkamai. Sumažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijos nebėra tik PR žingsnis; tai yra ES ir JAV reguliavimo reikalavimas.

Ar puslaidininkių tiekimo grandinė yra pažeidžiama dėl specialių dujų trūkumo?

Jei pastarieji keleri metai mus ko nors išmokė, tai to tiekimo grandinė yra trapus. Puslaidininkių gamintojai susidūrė su visko trūkumu nuo neoninių iki fluoropolimerai.

Tiekimas fluoro dujos ir jo dariniai priklauso nuo fluoršpato (kalcio fluorido) kasybos. Kinija yra pagrindinis pasaulinis šios žaliavos šaltinis. Didėjant geopolitinei įtampai arba užsikimšus logistikos maršrutams, jų prieinamumas yra labai svarbus proceso dujos krenta, o kainos šokteli į viršų.

Tokiam pirkėjui kaip Erikas „Force Majeure“ baimė yra tikra. Siekdamos tai sušvelninti, išmanančios įmonės diversifikuoja savo tiekėjus. Jie ieško partnerių, kurie turi savo izo tankai ir sukūrę logistikos tinklus. Patikimumas in logistika yra toks pat svarbus kaip ir dujų grynumas. Galite turėti gryniausią C4F8 dujos pasaulyje, bet jei jis įstrigo uoste, jis yra nenaudingas fab.

Kokie yra saugos protokolai dirbant su vandenilio fluoridu ir kitomis toksiškomis medžiagomis?

Saugumas yra mūsų pramonės pagrindas. Daugelis turinčių fluoro dujos yra toksiškos, dusinančios arba labai reaktyvios. Vandenilio fluoridas (HF), dažnai naudojamas šlapiam ėsdinimui arba susidaro kaip šalutinis produktas, yra ypač pavojingas. Jis prasiskverbia per odą ir atakuoja kaulų struktūrą.

Šių medžiagų tvarkymas reikalauja kruopštaus mokymo ir specializuotos įrangos.

• Cilindrai: Turi turėti DOT/ISO sertifikatą ir reguliariai tikrinti, ar nėra vidinės korozijos.
• Vožtuvai: Diafragminiai vožtuvai naudojami siekiant išvengti nuotėkio.
• Jutikliai: Puslaidininkiniai gaminiai yra padengti dujų aptikimo jutikliais, kurie įjungia aliarmą esant menkiausiam nuotėkiui.

Kai užpildome cilindrą su Elektroninės klasės azoto oksidas arba toksiškas ėsdiklis, traktuojame kaip užtaisytą ginklą. Užtikriname, kad cilindro vidus būtų poliruotas, kad nesusidarytų dalelių, o vožtuvas uždengtas ir sandariai uždarytas. Mūsų klientams, žinodami, kad nešančiosios dujos arba ofortas atkeliauja saugioje, reikalavimus atitinkančioje pakuotėje, yra didelis palengvėjimas.

Kas laukia puslaidininkių gamybos procese naudojamų medžiagų?

The puslaidininkių gamyba planas yra agresyvus. Kai lustai pereina į 3D struktūras, tokias kaip Gate-All-Around (GAA) tranzistoriai, ėsdinimas ir valymas didėja. Matome, kad reikia daugiau egzotikos fluorintos dujos mišiniai, galintys atominiu tikslumu išgraviruoti gilias siauras skyles.

Atominio sluoksnio ofortas (ALE) yra nauja technika, kuri pašalina medžiagą po vieną atominį sluoksnį. Tam reikia neįtikėtinai tikslaus dozavimo reaktyviosios dujos. Be to, „žaliosios“ gamybos postūmis greičiausiai paskatins naujų fluoro chemija kuris siūlo tokį patį našumą su mažesniu GWP.

Ateitis priklauso tiems, kurie gali kurti naujoves tiek dujų sintezės, tiek valymo srityse. Kaip puslaidininkinės medžiagos vystytis, turi vystytis ir joms formuoti naudojamos dujos.

Key Takeaways

• Fluoras yra būtinas: Fluoro chemija yra pagrindinis veiksnys etch ir švarus įžengia puslaidininkių gamyba.
• Grynumas yra karalius: Aukšto grynumo (6N) yra nediskutuojama siekiant išvengti defektų ir užtikrinti proceso stabilumas.
• Dujų įvairovė: Įvairios dujos, tokios kaip CF4, SF6 ir Azoto trifluoridas atlikti tam tikrus vaidmenis pagaminimas.
• Poveikis aplinkai: Valdymas šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijos ir sumažinimas yra svarbus pramonės iššūkis.
• Tiekimo saugumas: Tvirtas tiekimo grandinė ir patikimi partneriai būtini norint išvengti gamybos sustabdymo.

„Jiangsu Huazhong Gas“ suprantame šiuos iššūkius, nes jais gyvename kiekvieną dieną. Nesvarbu, ar jums reikia Aukšto grynumo ksenonas Jūsų naujausiam ėsdinimo procesui arba patikimam standartinių pramoninių dujų tiekimui, esame čia, kad palaikytume technologiją, kuri kuria ateitį.