Mūsdienu pasaule darbojas uz mikroshēmām. No viedtālruņa jūsu kabatā līdz vadības sistēmām aviācijas un kosmosa inženierijā, mazā pusvadītāju ierīce ir digitālā laikmeta neapdziedātais varonis. Bet kas ir varonis aiz varoņa? Tā ir neredzamā, bieži vien nepastāvīgā īpašo gāzu pasaule. Konkrēti, fluora ķīmija spēlē galveno lomu pusvadītāju ražošana process, kuru vienkārši nevar aizstāt.

Ja pārvaldāt piegādes ķēdi vai pārraugāt produktu kvalitāti a pusvadītājs lietuve, jūs zināt, ka kļūdas robeža ir nulle. Viens mitruma pieaugums vai mikroskopiska daļiņa var sabojāt vairāku miljonu dolāru ražošanas ciklu. Šajā rakstā ir dziļi aplūkota loma fluoru saturošs gāzes — kāpēc mēs tās lietojam, īpašā ķīmija, kas padara tās efektīvas, un piegādes ķēdes stabilitātes un tīrības kritiskā nozīme. Mēs izpētīsim, kā šīs augstas tīrības pakāpes gāzes tiek izmantoti etch un noguldīšanas soļi, un kāpēc to iegūšana no uzticama partnera ir vissvarīgākais lēmums, ko varat pieņemt šogad.

Kāpēc pusvadītāju rūpniecība ir tik atkarīga no fluoru saturošām gāzēm?

Lai saprastu, pusvadītāju rūpniecība, jums ir jāskatās periodiskā tabula. Silīcijs ir audekls, bet fluors ir ota. The pusvadītāju izgatavošana process ietver materiālu slāņu veidošanu un pēc tam selektīvu to noņemšanu, lai izveidotu ķēdes. Šo noņemšanas procesu sauc par kodināšanu.

Fluors ir elektronnegatīvākais elements. Vienkārši izsakoties, tas ir neticami izsalcis pēc elektroniem. Kad iepazīstinām fluora gāze vai fluorētie savienojumi plazmas kamerā, fluora atomi agresīvi reaģē ar silīciju un silīcija dioksīds. Šī ķīmiskā reakcija pārvērš cieto silīciju gaistošās gāzēs (piemēram, silīcija tetrafluorīdā), kuras var viegli atsūknēt. Bez šīs ķīmiskās reaktivitātes mēs nevarētu izveidot mikroskopiskas tranšejas un saskares caurumus, kas nepieciešami mūsdienu elektroniskās ierīces.

In liela apjoma ražošana, ātrums un precizitāte ir viss. Fluoru saturošas gāzes nodrošina augstu kodināšanas ātrumu, kas nepieciešams, lai saglabātu caurlaidspēju, vienlaikus piedāvājot arī selektivitāti, lai izgrieztu vienu materiālu, nesabojājot slāni zem tā. Tā ir smalka līdzsvarošanas darbība ķīmija un fizika.

Kas padara fluora ķīmiju tik unikālu augstas precizitātes kodināšanai?

Jūs varētu jautāt, kāpēc neizmantot hloru vai bromu? Mēs to darām noteiktiem slāņiem. tomēr fluora ķīmija piedāvā unikālas priekšrocības, kodinot materiālus uz silīcija bāzes. Saikne starp silīciju un fluoru ir neticami spēcīga. Kad fluoru saturošs plazma ietriecas plāksnē, reakcija ir eksotermiska un spontāna.

Maģija notiek plazma. In a pusvadītāju process Mēs izmantojam lielu enerģiju stabilai gāzei, piemēram, oglekļa tetrafluorīdam (CF4) vai sēra heksafluorīdam (SF6). Tas sadala gāzi, atbrīvojot reaktīvo gāzi fluors radikāļi. Šie radikāļi uzbrūk virsmai vafele.

"Precizitāte etch nosaka mikroshēmas veiktspēju. Ja jūsu gāzes tīrība svārstās, kodināšanas ātrums svārstās un izplūde samazinās."

Tas noved pie jēdziena anizotrops kodināšana — griešana taisni, neēdot sānis. Sajaucot fluors ar citiem procesa gāzes, inženieri var lieliski kontrolēt tranšejas profilu. Šī iespēja ir būtiska, pārejot uz mazākiem mezgliem (7 nm, 5 nm un zemāk), kur pat nanometra novirze ir kļūme.

Kā gāzes pusvadītāju ražošanā veicina progresīvus kodināšanas procesus?

Kodināšanas procesi ir tēlniecības instrumenti fabs. Ir divi galvenie veidi: mitrā kodināšana (izmantojot šķidras ķīmiskas vielas, piemēram ūdeņraža fluorīds) un sauso kodināšanu (izmantojot plazmu). Mūsdienīgs uzlabots pusvadītājs mezgli paļaujas gandrīz tikai uz sausās plazmas kodināšanu, jo tā ir daudz precīzāka.

Tipiskā veidā plazmas kodināšana secība, a fluorēta gāze tiek ieviests. Apskatīsim izmantoto šķirni:

• Oglekļa tetrafluorīds (CF4): Darba zirgs oksīda kodināšanai.
• Oktafluorciklobutāns (C4F8): Izmanto polimēra slāņa nogulsnēšanai uz tranšejas sānu sienām, aizsargājot tās, kamēr dibens tiek iegravēts dziļāk.
• Sēra heksafluorīds (SF6): Pazīstams ar ārkārtīgi ātru silīcija kodināšanas ātrumu.

Mijiedarbība starp plazma un substrāts ir sarežģīta. Tas ietver fizisku bombardēšanu ar jonu un ķīmisko reakciju ar radikāļiem. The pusvadītāju ražošanas iekārtas stingri jākontrolē šo gāzu plūsma, spiediens un maisījums. Ja speciālā gāze satur piemaisījumus, piemēram, mitrumu, tas var veidot fluorūdeņražskābi piegādes līnijās vai kamerā, izraisot koroziju un daļiņu defektus.

Kāpēc slāpekļa trifluorīds ir kameras tīrīšanas lietojumprogrammu karalis?

Kamēr kodināšana un tīrīšana iet roku rokā, ražošanas iekārtu tīrīšana ir tikpat svarīga kā vafeļu apstrāde. Laikā Ķīmiskā tvaiku pārklāšana (CVD), materiāli, piemēram, silīcijs vai volframs, tiek nogulsnēti uz vafeles. Tomēr šie materiāli pārklāj arī kameras sienas. Ja šis atlikums uzkrājas, tas pārslās un nokrīt uz vafelēm, radot defektus.

Ievadiet Slāpekļa trifluorīds (NF3).

Pirms gadiem nozare izmantoja fluorēta siltumnīca gāzes, piemēram, C2F6 kameras tīrīšanai. Tomēr NF3 ir kļuvis par standartu kameras tīrīšanas procesi augstās efektivitātes dēļ. Sadalot attālā plazmas avotā, NF3 ģenerē milzīgu daudzumu fluora atomi. Šie atomi attīra kameras sienas, pārvēršot cietos atlikumus gāzē, kas tiek izsūknēta.

Slāpekļa trifluorīds ir vēlams, jo tam ir augstāks izmantošanas līmenis (faktiski tiek izmantots vairāk gāzes) un zemākas emisijas salīdzinājumā ar vecākām ierīcēm tīrīšanas līdzekļi. Objekta pārvaldniekam tas nozīmē mazāku dīkstāves laiku apkopei un ātrāku caurlaidspēju.

Kuri fluorētie savienojumi ir nepieciešami liela apjoma ražošanai?

The pusvadītāju piegādes ķēde paļaujas uz konkrētu grozu fluoru saturošas gāzes. Katrai no tām ir noteikta "recepte" vai pielietojums. Plkst Jiangsu Huazhong gāze, mēs redzam milzīgu pieprasījumu pēc šādiem:

Šie fluorētie savienojumi ir dzīvības spēks liela apjoma ražošana. Bez vienmērīgas šo lietu plūsmas gāzes pusvadītājos ražošana, līnijas apstājas. Tas ir tik vienkārši. Tāpēc iepirkumu vadītāji, piemēram, Ēriks Millers, pastāvīgi uzrauga piegādes ķēde par traucējumiem.

Kāpēc augstas tīrības pakāpes gāzes ir pusvadītāju iznākuma mugurkauls?

Es nevaru to pietiekami uzsvērt: tīrība ir viss.

Kad mēs runājam par augstas tīrības pakāpes gāzes, mēs nerunājam par "rūpniecisko klasi", ko izmanto metināšanai. Mēs runājam par 5N (99,999%) vai 6N (99,9999%) tīrību.

Kāpēc? Tā kā a pusvadītāju ierīce ir īpašības, ko mēra nanometros. Viena metāla piemaisījuma molekula vai neliels mitruma daudzums (H2O) var izraisīt īssavienojumu vai novērst slāņa pielipšanu.

• Mitrums: Reaģē ar fluors izveidot HF, kas korodē gāzes padeves sistēmu.
• Skābeklis: Nekontrolējami oksidē silīciju.
• Smagie metāli: Iznīcini tranzistora elektriskās īpašības.

Mūsu kā piegādātāja uzdevums ir nodrošināt, ka augstas tīrības pakāpes ksenons vai Elektroniskās kvalitātes slāpekļa oksīds jūs saņemat atbilst stingriem nozares standartiem. Mēs izmantojam progresīvu gāzu hromatogrāfiju, lai noteiktu piemaisījumu pēdas līdz daļām uz miljardu (ppb). Pircējam analīzes sertifikāta (COA) skatīšana nav tikai dokumentu kārtošana; tā ir garantija, ka viņu pusvadītāju izgatavošana nesaskaras ar katastrofālu ražas kritumu.

Kā nozare pārvalda siltumnīcefekta gāzu emisijas un GSP?

Istabā ir zilonis: vide. Daudzi fluorētas gāzes ir augsts Globālās sasilšanas potenciāls (GWP). Piemēram, Sēra heksafluorīds (SF6) ir viens no visvairāk spēcīgas siltumnīcefekta gāzes cilvēkiem zināms, ar GSP tūkstošiem reižu augstāku nekā CO2.

The pusvadītāju ražošanas nozare ir pakļauts milzīgam spiedienam samazināt oglekļa pēdas nospiedumu. Tas ir izraisījis divas lielas pārmaiņas:

1. Samazinājums: Fabs savās izplūdes līnijās uzstāda masīvas "sadegšanas kastes" vai skruberi. Šīs sistēmas nojauc nereaģējušo siltumnīcefekta gāzes pirms tas tiek izlaists atmosfērā.
2. Aizstāšana: Pētnieki meklē alternatīvu etch gāzes ar zemāku GSP. Tomēr ķīmiski grūti atrast molekulu, kas darbojas tikpat labi kā C4F8 vai SF6 bez ietekmes uz vidi.

Slāpekļa trifluorīds bija solis pareizajā tīrīšanas virzienā, jo tas sabojājas vieglāk nekā vecāki PFC, kā rezultātā kopumā samazinās emisija ja emisiju samazināšanas sistēmas darbojas pareizi. Samazināšana siltumnīcefekta gāzu emisijas vairs nav tikai PR gājiens; tā ir reglamentējoša prasība ES un ASV.

Vai pusvadītāju piegādes ķēde ir neaizsargāta pret speciālās gāzes deficītu?

Ja pēdējie gadi mums kaut ko ir iemācījuši, tad tas ir piegādes ķēde ir trausls. Pusvadītāju ražotāji ir saskārušies ar visu, sākot no neona līdz fluorpolimēri.

Piedāvājums fluora gāze un tā atvasinājumi ir atkarīgi no fluoršpata (kalcija fluorīda) ieguves. Ķīna ir galvenais šīs izejvielas avots pasaulē. Kad pieaug ģeopolitiskā spriedze vai aizsprosto loģistikas ceļi, to pieejamība ir kritiska procesa gāzes samazinās, un cenas kāpj debesīs.

Tādam pircējam kā Ēriks bailes no "Force Majeure" ir reālas. Lai to mazinātu, gudri uzņēmumi dažādo savus piegādātājus. Viņi meklē partnerus, kuriem pieder savs izo tanki un ir izveidojuši loģistikas tīklus. Uzticamība iekšā loģistika ir tikpat svarīga kā gāzes tīrība. Jums var būt tīrākais C4F8 gāze pasaulē, bet, ja tas ir iestrēdzis ostā, tas ir bezjēdzīgi fab.

Kādi ir drošības protokoli, rīkojoties ar ūdeņraža fluorīdu un citiem toksiskiem materiāliem?

Drošība ir mūsu nozares pamats. Daudzi fluoru saturošs gāzes ir toksiskas, asfiksējošas vai ļoti reaģējošas. Ūdeņraža fluorīds (HF), ko bieži izmanto mitrā kodināšanā vai rodas kā blakusprodukts, ir īpaši bīstams. Tas iekļūst ādā un uzbrūk kaulu struktūrai.

Lai apstrādātu šos materiālus, nepieciešama stingra apmācība un specializēts aprīkojums.

• Cilindri: Jābūt DOT/ISO sertificētam un regulāri jāpārbauda attiecībā uz iekšējo koroziju.
• Vārsti: Lai novērstu noplūdi, tiek izmantoti diafragmas vārsti.
• Sensori: Pusvadītāju izstrādājumi ir pārklāti ar gāzes noteikšanas sensoriem, kas aktivizē trauksmes signālus pie mazākās noplūdes.

Kad mēs piepildām cilindru ar Elektroniskās kvalitātes slāpekļa oksīds vai toksisks kodinātājs, mēs pret to izturamies kā pret pielādētu ieroci. Mēs nodrošinām, ka cilindrs ir iekšēji pulēts, lai novērstu daļiņu veidošanos, un ka vārsts ir aizvērts un noslēgts. Mūsu klientiem, zinot, ka nesējgāze vai kodinātājs tiek piegādāts drošā, atbilstošā iepakojumā, ir liels atvieglojums.

Kas sagaida pusvadītāju ražošanas procesā izmantotos materiālus?

The pusvadītāju ražošana ceļvedis ir agresīvs. Mikroshēmām pārejot uz 3D struktūrām, piemēram, Gate-All-Around (GAA) tranzistoriem, kodināšana un tīrīšana palielinās. Mēs redzam pieprasījumu pēc vairāk eksotikas fluorēta gāze maisījumi, kas var iegravēt dziļus, šaurus caurumus ar atomu precizitāti.

Atomu slāņa kodināšana (ALE) ir jauna metode, kas vienlaikus noņem materiālu pa vienam atomu slānim. Tas prasa neticami precīzu dozēšanu reaktīvās gāzes. Turklāt virzība uz "zaļo" ražošanu, iespējams, veicinās jaunu fluora ķīmija kas piedāvā tādu pašu veiktspēju ar zemāku GWP.

Nākotne pieder tiem, kas var ieviest jauninājumus gan gāzes sintēzē, gan attīrīšanā. Kā pusvadītāju materiāli attīstīties, jāattīstās arī to veidošanai izmantotajām gāzēm.

Key Takeaways

• Fluors ir būtisks: Fluora ķīmija ir galvenais nodrošinātājs etch un tīrs iekāpj pusvadītāju ražošana.
• Tīrība ir karalis: Augstas tīrības pakāpes (6N) nav apspriežams, lai novērstu defektus un nodrošinātu procesa stabilitāte.
• Dažādas gāzes: Dažādas gāzes, piemēram, CF4, SF6 un Slāpekļa trifluorīds pildīt noteiktas lomas safabricēšana.
• Ietekme uz vidi: Pārvaldīšana siltumnīcefekta gāzu emisijas un samazināšana ir kritisks nozares izaicinājums.
• Piegādes drošība: Robusts piegādes ķēde un ir nepieciešami uzticami partneri, lai izvairītos no ražošanas apturēšanas.

Uzņēmumā Jiangsu Huazhong Gas mēs saprotam šos izaicinājumus, jo dzīvojam ar tiem katru dienu. Vai jums ir nepieciešams Augstas tīrības pakāpes ksenons Jūsu jaunākajam kodināšanas procesam vai uzticamai standarta rūpniecisko gāzu piegādei mēs esam šeit, lai atbalstītu tehnoloģiju, kas veido nākotni.