Современиот свет работи на чипови. Од паметниот телефон во вашиот џеб до системите за водење во воздушното инженерство, малите полупроводнички уред е неопеаниот херој на дигиталната ера. Но, кој е херојот зад херојот? Тоа е невидливиот, често испарлив свет на специјални гасови. Поточно, флуор хемија игра клучна улога во производство на полупроводници процес кој едноставно не може да се замени.

Ако управувате со синџир на снабдување или го надгледувате квалитетот на производот во a полупроводник леарница, знаеш дека маржата за грешка е нула. Еден скок на влага или микроскопска честичка може да го уништи производството од повеќе милиони долари. Оваа статија нурнува длабоко во улогата на кои содржат флуор гасови - зошто ги користиме, специфичната хемија што ги прави ефективни и критичната важност на стабилноста и чистотата на синџирот на снабдување. Ќе истражиме како овие гасови со висока чистота се користат во гравирање и чекорите за таложење, и зошто да ги набавите од доверлив партнер е најважната одлука што можете да ја донесете оваа година.

Зошто индустријата за полупроводници е толку зависна од гасовите што содржат флуор?

За да се разбере полупроводничка индустрија, треба да го погледнете периодниот систем. Силиконот е платно, но флуор е четката. На изработка на полупроводници процесот вклучува градење слоеви на материјали и потоа селективно отстранување на нив за да се создадат кола. Овој процес на отстранување се нарекува офорт.

Флуор е најелектронегативниот елемент. Во едноставни термини, тој е неверојатно гладен за електрони. Кога ќе воведеме флуор гас или флуорирани соединенија во плазма комора, атомите на флуор реагираат агресивно со силициум и силициум диоксид. Оваа хемиска реакција го претвора цврстиот силициум во испарливи гасови (како силициум тетрафлуорид) кои лесно може да се испумпаат. Без оваа хемиска реактивност, не би можеле да создадеме микроскопски ровови и контактни дупки потребни за модерни електронски уреди.

Во производство со голем обем, брзината и прецизноста се сè. Гасови што содржат флуор обезбедуваат високи стапки на офорт потребни за одржување на пропусната моќ, истовремено нудејќи ја селективноста да се пресече еден материјал без да се оштети слојот под него. Тоа е деликатен чин на балансирање на хемијата и физика.

Што ја прави хемијата на флуор толку уникатна за високопрецизно офортување?

Можеби ќе прашате, зошто да не користите хлор или бром? Ние правиме, за одредени слоеви. Сепак, флуор хемија нуди единствена предност при офортирање материјали на база на силикон. Врската помеѓу силициумот и флуорот е неверојатно силна. Кога кои содржат флуор плазмата удира во нафората, реакцијата е егзотермна и спонтана.

Магијата се случува во плазма. Во а полупроводнички процес комора, ние применуваме висока енергија на стабилен гас како јаглерод тетрафлуорид (CF4) или сулфур хексафлуорид (SF6). Ова го распаѓа гасот, ослободувајќи реактивен флуор радикали. Овие радикали ја напаѓаат површината на нафора.

„Прецизноста на гравирање ги дефинира перформансите на чипот. Ако вашата чистота на гас флуктуира, вашата стапка на офорт флуктуира и вашиот принос паѓа“.

Ова води кон концептот на анизотропни офорт-сечење директно без јадење настрана. Со мешање флуор со други процесни гасови, инженерите можат совршено да го контролираат профилот на ровот. Оваа способност е од суштинско значење додека се движиме кон помали јазли (7nm, 5nm и подолу), каде што дури и нанометар отстапување е неуспех.

Како гасовите во производството на полупроводници поттикнуваат напредни процеси на офорт?

Еч процеси се скулпторските алатки на фабрики. Постојат два главни типа: влажно гравирање (со користење на течни хемикалии како водород флуорид) и сува офорт (со користење на плазма). Модерен напреден полупроводник јазлите се потпираат речиси исклучиво на сува плазма офорт бидејќи тоа е далеку попрецизно.

Во типичен плазма офорт низа, а флуориран гас се воведува. Ајде да погледнеме во сортата што се користи:

• Јаглерод тетрафлуорид (CF4): Работниот коњ за офорт со оксид.
• Октафлуороциклобутан (C4F8): Се користи за депонирање на полимерен слој на страничните ѕидови на ровот, заштитувајќи ги додека дното е врежано подлабоко.
• Сулфур хексафлуорид (SF6): Познат по екстремно брзите стапки на силиконско гравирање.

Интеракцијата помеѓу плазма и на супстрат е комплексен. Тоа вклучува физичко бомбардирање од јони и хемиска реакција од радикали. На опрема за производство на полупроводници мора строго да го контролира протокот, притисокот и мешавината на овие гасови. Ако на специјален гас содржи нечистотии како влага, може да формира флуороводородна киселина во линиите за испорака или комората, предизвикувајќи корозија и дефекти на честички.

Зошто азот трифлуорид е крал на апликациите за чистење на комората?

Додека офорт и чистење оди рака под рака, чистењето на опремата за производство е исто толку витално како и обработката на нафората. За време на Хемиско таложење на пареа (CVD), материјали како силициум или волфрам се депонираат на нафората. Сепак, овие материјали ги обложуваат и ѕидовите на комората. Ако овој остаток се акумулира, се шушка и паѓа на наполитанките, предизвикувајќи дефекти.

Внесете Азот трифлуорид (NF3).

Пред години, индустријата користеше флуорирана стаклена градина гасови како C2F6 за чистење на комората. Сепак, NF3 стана стандард за процеси на чистење на комората поради неговата висока ефикасност. Кога се распаѓа во оддалечен извор на плазма, NF3 генерира огромна количина на атоми на флуор. Овие атоми ги чистат ѕидовите на комората, претворајќи ги цврстите остатоци во гас што се испумпува.

Азот трифлуорид се претпочита бидејќи има поголема стапка на искористеност (всушност се користи повеќе гас) и помали емисии во споредба со постарите средства за чистење. За управителот на објектот, ова значи помалку време за одржување и побрза пропусност.

Кои флуорирани соединенија се неопходни за производство со голем волумен?

На синџир на снабдување со полупроводници се потпира на кошница од специфични гасови што содржат флуор. Секој има специфичен „рецепт“ или апликација. На Jiangsu Huazhong гас, гледаме огромна побарувачка за следново:

Овие флуорирани соединенија се крвотокот на производство со голем обем. Без постојан прилив на овие гасови во полупроводници производство, линиите запираат. Тоа е толку едноставно. Ова е причината зошто менаџерите за набавки како Ерик Милер постојано го следат синџирот на снабдување за пречки.

Зошто гасовите со висока чистота се 'рбетот на полупроводникот?

Не можам доволно да го нагласам ова: чистотата е сè.

Кога зборуваме за гасови со висока чистота, не зборуваме за „индустриско одделение“ што се користи за заварување. Станува збор за 5N (99,999%) или 6N (99,9999%) чистота.

Зошто? Бидејќи а полупроводнички уред има карактеристики измерени во нанометри. Една молекула на метална нечистотија или трага на влага (H2O) може да предизвика краток спој или да спречи лепење на слој.

• Влага: Реагира со флуор да се создаде HF, што го кородира системот за испорака на гас.
• Кислород: Неконтролирано го оксидира силиконот.
• Тешки метали: Уништи ги електричните својства на транзисторот.

Како добавувач, нашата работа е да обезбедиме дека Ксенон со висока чистота или Електронски азотен оксид добивате исполнува строги индустриски стандарди. Ние користиме напредна гасна хроматографија за откривање траги од нечистотии до делови на милијарда (ppb). За купувачот, гледањето на сертификатот за анализа (COA) не е само документација; тоа е гаранција дека нивните изработка на полупроводници нема да се соочи со катастрофален пад на приносот.

Како индустријата управува со емисиите на стакленички гасови и GWP?

Во собата има слон: околината. Многумина флуорирани гасови имаат висока Потенцијал за глобално затоплување (GWP). На пример, Сулфур хексафлуорид (SF6) е еден од најпознатите моќни стакленички гасови познат на човекот, со GWP илјадници пати поголем од CO2.

На индустрија за производство на полупроводници е под огромен притисок да го намали својот јаглероден отпечаток. Ова доведе до две големи промени:

1. Намалување: Фабрики поставуваат масивни „кутии за изгореници“ или чистачи на нивните издувни линии. Овие системи го разградуваат она што не реагира стакленички гасови пред да биде пуштен во атмосферата.
2. Замена: Истражувачите бараат алтернатива гравирање гасови со помал GWP. Сепак, наоѓањето молекула што функционира исто како C4F8 или SF6 без влијание врз животната средина е хемиски тешко.

Азот трифлуорид беше чекор во вистинската насока за чистење, бидејќи полесно се распаѓа од постарите PFC, што резултира со помалку севкупно емисија ако системите за намалување работат правилно. Намалување емисиите на стакленички гасови повеќе не е само ПР потег; тоа е регулаторно барање во ЕУ и САД.

Дали синџирот на снабдување со полупроводници е ранлив на недостаток на специјален гас?

Ако последните неколку години нè научија нешто, тоа е дека синџирот на снабдување е кревка. Производители на полупроводници се соочија со недостиг од сè, од неон до флуорополимери.

Набавката на флуор гас а неговите деривати зависат од ископувањето на флуорспатот (калциум флуорид). Кина е главен глобален извор на оваа суровина. Кога се зголемуваат геополитичките тензии или се затнуваат логистичките патишта, достапноста на овие критични процесни гасови паѓа, а цените вртоглаво растат.

За купувач како Ерик, стравот од „Виша сила“ е реален. За да го ублажат ова, тактните компании ги диверзифицираат своите добавувачи. Тие бараат партнери кои поседуваат свои изо-тенкови и имаат воспоставено логистички мрежи. Доверливост во логистика е исто толку важна како и чистотата на гасот. Можете да го имате најчистото C4F8 гас во светот, но ако е заглавен на пристаниште, тоа е бескорисно на фаб.

Кои се безбедносните протоколи за ракување со водород флуорид и други токсични материјали?

Безбедноста е основата на нашата индустрија. Многумина кои содржат флуор гасовите се или токсични, асфиксанти или многу реактивни. Водород флуорид (HF), често се користи во влажна офорт или генериран како нуспроизвод, е особено опасен. Продира во кожата и ја напаѓа структурата на коските.

Ракувањето со овие материјали бара ригорозна обука и специјализирана опрема.

• Цилиндри: Мора да биде DOT/ISO сертифициран и редовно да се проверува за внатрешна корозија.
• Вентили: Мембранските вентили се користат за да се спречи истекување.
• Сензори: Фабрики за полупроводници се покриени со сензори за откривање гас кои активираат аларми при најмало истекување.

Кога ќе наполниме цилиндар со Електронски азотен оксид или токсичен откопувач, го третираме како наполнето оружје. Обезбедуваме дека цилиндерот е полиран внатрешно за да се спречи појава на честички и дека вентилот е затворен и запечатен. За нашите клиенти, знаејќи дека носач на гас или етантот пристигнува во безбедно, усогласено пакување е големо олеснување.

Што претстои за материјалите што се користат во процесот на производство на полупроводници?

На производство на полупроводници патоказот е агресивен. Како што чиповите се движат кон 3Д структури како што се транзисторите Gate-All-Around (GAA), комплексноста на офорт и чистење се зголемува. Гледаме побарувачка за повеќе егзотични флуориран гас мешавини кои можат да издлабат длабоки, тесни дупки со атомска прецизност.

Офорт со атомски слој (ALE) е нова техника која го отстранува материјалот еден по еден атомски слој. Ова бара неверојатно прецизно дозирање на реактивни гасови. Понатаму, притисокот за „зелено“ производство најверојатно ќе го поттикне усвојувањето на ново флуор хемија што ги нуди истите перформанси со пониски GWP.

Иднината им припаѓа на оние кои можат да иновираат и во синтезата и во прочистувањето на гасот. Како полупроводнички материјали еволуираат, мора да еволуираат и гасовите што се користат за нивно обликување.

Клучни производи за носење

• Флуорот е неопходен: Флуор хемија е клучниот овозможувач за гравирање и чисти чекори во производство на полупроводници.
• Чистотата е крал: Висока чистота (6N) не може да се преговара за да се спречат дефекти и да се обезбеди стабилност на процесот.
• Разновидност на гасови: Различни гасови како CF4, SF6 и Азот трифлуорид служи специфични улоги во изработка.
• Влијание врз животната средина: Управување емисиите на стакленички гасови и намалување е критичен предизвик на индустријата.
• Безбедност на снабдувањето: Цврста синџирот на снабдување и доверливи партнери се неопходни за да се избегнат прекини на производството.

Во Jiangsu Huazhong Gas ги разбираме овие предизвици затоа што ги живееме секој ден. Без разлика дали ви треба Ксенон со висока чистота за вашиот најнов процес на офорт или сигурна испорака на стандардни индустриски гасови, ние сме тука да ја поддржиме технологијата што ја гради иднината.