Во светот на модерната технологија, на полупроводник е крал. Овие мали, сложени чипови напојуваат сè, од нашите паметни телефони до нашите автомобили и центрите за податоци што работат на интернет. Но, што го овластува создавањето на овие чипови? Одговорот, изненадувачки, е гас. Не било кој гас, но гасови со висока чистота на незамислива чистота. Како Ален, сопственик на фабрика со седум производни линии специјализирани за индустриски гасови, од прва рака видов како побарувачката за чистота вртоглаво порасна. Оваа статија е наменета за деловни лидери како Марк Шен, кои се во првите редови на гас синџирот на снабдување. Вие ги разбирате квалитетот и цената, но за вистински да водите на овој пазар, треба да ги разберете зошто. Ќе го демистифицираме сложениот свет на производство на полупроводници, објаснувајќи со едноставни термини зошто едно залутано честичка во а гас потокот може да чини една фабрика милиони. Ова е вашиот водич за зборување на јазикот на полупроводничка индустрија и да станете незаменлив партнер.

Каква улога игра гасот во правењето полупроводнички чип?

Во неговото јадро, производство на полупроводници е процес на градење микроскопски, повеќеслојни електрични кола на тенок диск на силикон, познат како а нафора. Замислете да се обидувате да изградите облакодер со големина на поштенска марка, со милијарди соби и ходници. Тоа е вагата за која зборуваме. За да го постигнете ова, не можете да користите физички алатки. Наместо тоа, целата процес на производство се потпира на низа прецизни хемиски реакции, а основно средство за овие реакции е гас.

Гасовите делуваат како невидливи раце кои ги градат овие кола. Тие вршат неколку критични работи. Некои, како азот, создаваат совршено чиста и стабилна средина, спречувајќи несакани реакции. Други, познати како процесни гасови, се вистинските градежни блокови или алатките за резба. На пример, специфичен тип на гас може да се користи за депонирање на микроскопски слој од спроводлив материјал, додека друг гас се користи за прецизно гравирање далеку материјал за да формира коло патека. Секој чекор, од чистењето на нафора за изградба на крајните транзистори, вклучува специфична гас или мешавина од гасови. Прецизноста на проток на гас а неговиот хемиски состав директно го диктира успехот на производство на чипови процес.

Зошто чистотата е толку витална во производството на полупроводници?

Во нашето секојдневие, малку прашина или загадувањето на воздухот не е голема работа. Но внатре а полупроводник фабрика за производство, или „фаб“, тоа е катастрофа. Компонентите што се градат на а силикон нафора често се мерат во нанометри - тоа е милијардити дел од метарот. Да се ​​стави тоа во перспектива, едно човечко влакно е широко околу 75.000 нанометри. Мала прашина честичка не можете ни да видите дали е џиновски камен во светот на полупроводник изработка.

Ова е причината зошто чистота е единствената најважна карактеристика на гасовите се користи во полупроводници производство. Секоја несакана молекула - без разлика дали е молекула заскитана вода, мал метал честичка, или поинаква гас молекула-се смета за нечистотија. Ова контаминација може целосно да го наруши деликатниот хемиска реакција што се одвива на нафораповршината на. Сингл нечистотија може да го блокира формирањето на колото, да предизвика краток спој или да го промени електричните својства на полупроводникот материјал. Бидејќи сингл нафора може да содржи стотици или илјадници индивидуални чипови, една мала грешка може да доведе до огромна финансиска загуба. Целиот процес бара највисоки нивоа на чистота да се работи воопшто.

Како нечистотиите во гасовите го уништуваат производството на полупроводници?

Кога ан нечистотија е присутна во еден процес гас, може да предизвика „убиец дефект. Ова не е само мал недостаток; тоа е а дефект што го прави целиот микрочип на тој дел од нафора бескорисни. Ајде да погледнеме како се случува ова. Во текот на таложење фаза, каде што се градат тенки филмови слој по слој, несакана честичка може да слета на површината. Кога следниот слој се депонира на врвот, тој создава микроскопска испакнатина или празнина. Овој недостаток може да го прекине електричното поврзување или да создаде ненамерно, ефикасно да го уништи транзисторот што се гради.

Последиците од ова се погубни за крајна линија. Примарната метрика за успех во a полупроводник fab е „принос“ - процентот на работни чипови произведени од еден нафора. Дури и мал пад во принос, од 95% до 90%, може да претставува милиони долари изгубени приходи. Гасни нечистотии се директна причина за намалени принос. Ова е причината зошто производители на полупроводници се опседнати со чистота на гасот. Тие треба да бидат сигурни дека гас внесувањето на нивните алатки од повеќе милијарди долари е апсолутно бесплатно загадувач што може да го исфрли од колосек процес на производство на полупроводници. Тоа е игра на микроскопска прецизност каде што нема простор за грешка.

Кои се клучните гасови што се користат во производството на полупроводници?

Опсегот на гасови што се користат во полупроводничка индустрија е огромна, но тие генерално спаѓаат во две категории: масовни гасови и специјални гасови.

• Масовни гасови: Тие се користат во огромни количини и ја формираат основата на производната средина.

  • Азот (N2): Ова е работниот коњ. Ултра-висока чистота Азот се користи за создавање инертна „атмосфера“ во внатрешноста на алатките за изработка. Ова го чисти кислородот, влагата и другите честички, спречувајќи несакана оксидација или контаминација на нафора.
  • Водород (H2): Често се користи во комбинација со други гасови, водород е клучно сигурно таложење процеси и за создавање високо специфични хемиски средини потребни за изградба на транзистори структури.
  • Аргон (Ar): Како инертен гас, Аргон се користи во процес наречен распрскување, каде што се користи за бомбардирање на целниот материјал, соборувајќи ги атомите кои потоа се депонираат на нафора. Исто така се користи за создавање на плазма во многу гравирање процеси.

• Специјални гасови: Овие се сложени, често опасни и високо конструирани гасови кои се користат за специфични чекори на процесот. Тие се „активните“ состојки.

  • Етанти: Гасовите како хлор (Cl2) и водород бромид (HBr) се користат за прецизно резбање или гравирање обрасци во слоевите на нафора.
  • Допанти: Гасовите како арсин (AsH3) и фосфин (PH3) се користат за намерно воведување на специфичен нечистотија во силикон да ги промени неговите електрични својства, на кој начин се контролираат транзисторите.
  • Гасови од таложење: Силан (SiH4) е класичен пример, кој се користи како извор на силикон да се таложат тенки филмови.

За службеник за набавки како Марк, клучно е да се знае дека иако сите овие гасови се различни, тие имаат еден заеднички услов: екстремни чистота.

Можеш ли да објасниш таложење и офорт со едноставни термини?

Производство на полупроводници вклучува стотици чекори, но повеќето од нив се варијации на два фундаментални процеси: таложење и гравирање. Разбирањето на овие со едноставни термини е клучно за разбирање на улогата на гас.

1. Депонирање: Градење на слоеви
Размислете за таложење како сликање со прскање со молекули. Целта е да се додаде ултра тенок, совршено униформен слој од материјал на силиконски нафора.

• Процесот: Процес гас (како силинот) се меша со а носач на гас (како азот или водород). Ова гас смесата потоа се внесува во комора која содржи нафора. А хемиска реакција се активира, често од топлина или а плазма, предизвикувајќи молекулите да „таложат“ надвор од гас и формираат цврста тенок филм на нафораповршината на.
• Зошто чистотата е важна: Ако има загадувач честичка во гас поток, тоа е како дамка од прашина да влезе во вашата боја за распрскување. Ќе се вгради во новиот слој, создавајќи структурен дефект. Ако има несакано гас молекула, може да реагира погрешно, менувајќи ја хемиската структура и електричните својства на слојот.

2. Офорт: резбање на кола
Откако ќе изградите слој, треба да ја издлабите шемата на колото во неа. Еч е процес на селективно отстранување на материјалот.

• Процесот: На нафора е обложен со материјал осетлив на светлина наречен фоторезист. На него е проектиран шаблон (како матрица). Откриените области потоа се стврднуваат. На нафора потоа се става во комора исполнета со офорт гас (како соединение базирано на флуор). Ова гас се напојува во а плазма состојба, што го прави високо реактивен. На плазма бомбардира на нафора, хемиски јадејќи го материјалот само во областите кои не се заштитени со матрицата.
• Зошто чистотата е важна: Нечистотии во гасовите што се користи за офорт може да ја промени брзината на реакцијата. Ова може да предизвика колата да се издлаби премногу широк, премногу тесен или воопшто да не се издлаби. Метал честичка нечистотија дури може да го блокира гравирање процесирајте на едно мало место, оставајќи зад себе „пост“ од несакан материјал што го прекинува колото.

Како се мери и одржува ултра-високата чистота на гасот?

Во глобалната индустрија за полупроводници, стандардните мерења на чистота како „проценти“ се бескорисни. Ние се занимаваме со контаминација на скала што е тешко да се разбере. Чистотата се мери во делови на трилион (ppt). Ова значи за секој трилиони гас молекули, може да има само една или две молекули на нечистотија.

За да се постигне и потврди ова ниво на чистота на гасот, софистициран систем на прочистување на гасот и потребна е анализа.

Во нашата фабрика, ние не го произведуваме само гас; живееме и дишеме контрола на квалитетот. На снабдување со гас синџир за а полупроводник fab вклучува специјализирани прочистувачи инсталирани токму на местото на употреба. Понатаму, напредни анализа на гасови се користат алатки за следење во реално време. Техники како маса за јонизација на атмосферски притисок може да изврши спектрометрија (APIMS). откривање на нечистотија до нивото на делови на трилион, обезбедувајќи го ухп гас (ултра-висока чистота) влегувањето во процесната алатка е совршено.

Што го прави добавувачот на гас со висока чистота доверлив?

За шефот за набавки како Марк, кој ја доживеа болката од доцнењето на пратката и лажните сертификати, доверливоста е сè. Во светот на полупроводник со висока чистота гасови, доверливоста се потпира на три столба: конзистентност на производството, обезбедување квалитет и логистичка експертиза.

1. Конзистентност на производството: Доверлив снабдувач мора да има робусни и непотребни производствени способности. Седумте производни линии на нашата фабрика, на пример, гарантираат дека можеме одговори на високата побарувачка и дека проблемот на една линија не го запира целиот наш излез. Ова го минимизира ризикот од прекини во снабдувањето што би можело да затвори повеќе милијарди долари полупроводник фаб.
2. Проверливо осигурување на квалитет: Не е доволно да тврдиш дека имаш гас со висока чистота. Мора да бидете во можност да го докажете тоа. Ова значи инвестирање во најсовремена аналитичка опрема за откривање на нечистотија. Тоа значи и обезбедување на транспарентни сертификати за анализа (CoA) што може да се следат со секоја пратка. Борбата против измамата со сертификати е за градење долгорочна врска заснована на доверба и проверливи податоци.
3. Логистичка експертиза: Добивање на а корозивен гас или криогена течност од Кина до САД не е едноставна. Потребни се специјализирани контејнери, познавање на меѓународните прописи за испорака и прецизно планирање за да се избегнат одложувања. Доверлив снабдувач разбира дека ова не е само испорака на кутија; тоа е управување со критичен дел од глобалното полупроводник синџирот на снабдување.

Која е разликата помеѓу масовниот гас и специјалниот гас?

Разбирање на разликата помеѓу рефус гас и специјален гас е клучен за секој кој е вклучен во изворите за полупроводничка индустрија. Додека и двете бараат екстремни чистота, нивниот обем, ракување и примена се многу различни.

Масовни гасови, како Масовни специјални гасови со висока чистота, се однесуваат на гасови како што е азот, кислород, аргон и водород. Тие се основата на околината на фабриката. Терминот „рефус“ се однесува на огромните употребени количини. Овие гасови често се произведуваат на лице место или во близина и се испорачуваат преку посебни цевководи директно до внатрешниот дистрибутивен систем на фабриката. Главните предизвици овде се одржувањето чистота преку огромни дистрибутивни мрежи и обезбедување непречено снабдување со голем обем.

Специјалистички гас (или електронски гас) се однесува на широка категорија на често егзотични, реактивни или опасни гасови кои се користат во помали количини за специфични чекори на процесот, како што се офорт и таложење. Примерите вклучуваат силин, амонијак, бор трихлорид и азот трифлуорид. Тие се испорачуваат во поединечни цилиндри под висок притисок. Предизвиците со специјален гас се екстремна безбедност при ракување, обезбедувајќи совршена конзистентност на мешавината за гасните мешавини и спречување на какви било хемиски реакции во цилиндерот што може да го загрозат квалитетот на гасот.

Како се развива побарувачката за полупроводнички гас со висока чистота?

На полупроводничка индустрија никогаш не стои. Муровиот закон, набљудувањето дека бројот на транзистори на чипот се удвојува приближно на секои две години, продолжува да ги поместува границите на физиката. Како што транзисторите се намалуваат, тие стануваат експоненцијално почувствителни на контаминација. А големина на честички што беше прифатливо пред пет години е „убиец дефект“ денес.

Овој немилосрден погон за помали и помоќни чипови значи побарувачка за уште повисоки нивоа на чистота на гасот расте. Ние се движиме од свет каде делови-на-милијарда беа златен стандард кон свет каде делови-на-трилион е минималниот услов за влез во напреден полупроводник јазли. Понатаму, новите материјали и архитектурите на чипови, како 3D NAND и Gate-All-Around (GAA) транзистори, бараат целосно ново портфолио на гас од следната генерација мешавини и прекурсори. Како производители на гас, ние сме во постојана трка на иновации, развивајќи нови технологии за прочистување и аналитички методи за да бидеме во чекор со глобалната индустрија за полупроводници.

Како купувач, какви сертификати за квалитет треба да барам?

Навигацијата во светот на добавувачите може да биде тешка, особено кога се работи со технички производи. Сертификациите обезбедуваат клучна потврда од трета страна на способностите на добавувачот и посветеноста на квалитетот. При набавка на извори гасови со висока чистота за полупроводничка индустрија, еве неколку работи што треба да ги барате:

• ISO 9001: Ова е основен сертификат за системите за управување со квалитет. Тоа покажува дека добавувачот има добро дефинирани и повторливи процеси за производство, инспекција и испорака.
• ISO/IEC 17025: Ова е критична. Тоа е стандард за компетентност на лабораториите за тестирање и калибрација. Добавувачот со оваа сертификација докажа дека нивната внатрешна лабораторија - онаа што го генерира вашиот сертификат за анализа - е точна и доверлива.
• Анализа што може да се следи: Секогаш барајте сертификат за анализа (CoA) за секој цилиндар или серија. Овој сертификат треба да го детализира точното ниво на критично нечистотии во гасот, мерено со специфични аналитички методи како гасна хроматографија или масена спектрометрија.

Како одлучувачки лидер како Марк, вашата најдобра алатка е да поставувате истражни прашања. Не прашувајте само „Дали е ова гас чисто?" Прашајте „Како докажувате дека е чист? Покажете ми го сертификатот од вашата лабораторија. Објаснете го вашиот процес за обезбедување конзистентност од многу до многу“. Вистински експерт и доверлив партнер ќе ги поздрави овие прашања и ќе има сигурни, транспарентни одговори.

Клучни производи за носење

• Гасот е алатка: Во производство на полупроводници, гасовите не се само материјали; тие се прецизни алатки кои се користат за изградба и резба на микроскопски кола на a силиконски нафора.
• Чистотата е сè: Скалата на производство на чипови е толку мал што еден несакан честичка или нечистотија молекулата може да уништи чип, правејќи ултра висока чистота барање што не може да се преговара.
• Приносот е целта: Примарното влијание на контаминација на гас е намалување на производството принос, што директно се преведува на милиони долари изгубени приходи за фабрики за полупроводници.
• Два главни процеси: Повеќето чекори во правењето чип вклучуваат или таложење (градежни слоеви) или гравирање (обрасци на резба), кои и двете се целосно зависни од прецизните хемиски реакции на чистите гасови.
• Доверливоста е клучна: Доверлив снабдувач во полупроводнички гас пазарот мора да покаже доследност на производството, проверливо обезбедување на квалитет преку сертифицирани лаборатории и експертско логистичко управување.
• Иднината е почиста: Како што полупроводниците стануваат понапредни, побарувачката за уште повисоки нивоа на чистота на гасот (до делови на трилион) само ќе продолжи да расте.