Dunia moden berjalan di atas cip. Daripada telefon pintar di dalam poket anda kepada sistem panduan dalam kejuruteraan aeroangkasa, yang kecil peranti semikonduktor ialah wira yang tidak didendang pada zaman digital. Tetapi apakah wira di sebalik wira? Ia adalah dunia gas khusus yang tidak kelihatan dan selalunya tidak menentu. Secara khusus, kimia fluorin memainkan peranan penting dalam Pembuatan Semikonduktor proses yang tidak boleh diganti.

Jika anda menguruskan rantaian bekalan atau mengawasi kualiti produk dalam a Semikonduktor faundri, anda tahu bahawa margin untuk ralat adalah sifar. Satu lonjakan kelembapan atau zarah mikroskopik boleh merosakkan pengeluaran berjuta-juta dolar. Artikel ini menyelam jauh ke dalam peranan mengandungi fluorin gas—mengapa kita menggunakannya, kimia khusus yang menjadikannya berkesan, dan kepentingan kritikal kestabilan dan ketulenan rantaian bekalan. Kami akan meneroka bagaimana ini gas kemelut tinggi digunakan dalam etch dan langkah pemendapan, dan mengapa mendapatkannya daripada rakan kongsi yang boleh dipercayai ialah keputusan paling penting yang boleh anda buat tahun ini.

Mengapakah industri semikonduktor sangat bergantung kepada gas yang mengandungi fluorin?

Untuk memahami Industri Semikonduktor, anda perlu melihat jadual berkala. Silikon adalah kanvas, tetapi Fluorin ialah berus. The fabrikasi semikonduktor proses melibatkan membina lapisan bahan dan kemudian secara selektif mengeluarkannya untuk mencipta litar. Proses penyingkiran ini dipanggil etsa.

Fluorin ialah unsur yang paling elektronegatif. Dalam istilah mudah, ia sangat lapar untuk elektron. Apabila kita memperkenalkan gas fluorin atau sebatian berfluorinasi ke dalam ruang plasma, atom fluorin bertindak balas secara agresif dengan silikon dan silikon dioksida. Tindak balas kimia ini menukar silikon pepejal kepada gas meruap (seperti silikon tetrafluorida) yang boleh dipam keluar dengan mudah. Tanpa kereaktifan kimia ini, kami tidak dapat mencipta parit mikroskopik dan lubang sentuhan yang diperlukan untuk moden Peranti elektronik.

Dalam pembuatan volum tinggi, kelajuan dan ketepatan adalah segala-galanya. Gas yang mengandungi fluorin menyediakan kadar goresan yang tinggi yang diperlukan untuk mengekalkan daya pemprosesan, sambil juga menawarkan selektiviti untuk memotong satu bahan tanpa merosakkan lapisan di bawahnya. Ia adalah tindakan mengimbangi yang halus kimia dan fizik.

Apakah yang menjadikan kimia fluorin begitu unik untuk etsa berketepatan tinggi?

Anda mungkin bertanya, mengapa tidak menggunakan klorin atau bromin? Kami lakukan, untuk lapisan tertentu. Walau bagaimanapun, kimia fluorin menawarkan kelebihan unik apabila mengetsa bahan berasaskan silikon. Ikatan antara silikon dan fluorin sangat kuat. bila mengandungi fluorin plasma terkena wafer, tindak balas adalah eksotermik dan spontan.

Keajaiban berlaku dalam Plasma. Dalam a Proses semikonduktor ruang, kami menggunakan tenaga tinggi kepada gas yang stabil seperti Karbon Tetrafluorida (CF4) atau Sulfur Heksafluorida (SF6). Ini memecahkan gas, membebaskan reaktif Fluorin radikal. Radikal ini menyerang permukaan wafer.

"Ketepatan etch mentakrifkan prestasi cip. Jika ketulenan gas anda berubah-ubah, kadar goresan anda berubah-ubah, dan hasil anda jatuh."

Ini membawa kepada konsep anisotropik etching—memotong terus ke bawah tanpa makan mengiring. Dengan mencampurkan Fluorin dengan yang lain proses gas, jurutera boleh mengawal profil parit dengan sempurna. Keupayaan ini penting apabila kita beralih ke nod yang lebih kecil (7nm, 5nm, dan ke bawah), di mana walaupun satu nanometer sisihan adalah kegagalan.

Bagaimanakah gas dalam pembuatan semikonduktor memacu proses goresan lanjutan?

Proses etch adalah alat ukiran fabs. Terdapat dua jenis utama: goresan basah (menggunakan bahan kimia cecair seperti hidrogen fluorida) dan goresan kering (menggunakan plasma). moden Semikonduktor lanjutan nod bergantung hampir secara eksklusif pada etsa plasma kering kerana ia jauh lebih tepat.

Dalam tipikal etsa plasma urutan, a gas berfluorinasi diperkenalkan. Mari lihat varieti yang digunakan:

• Karbon Tetrafluorida (CF4): Kuda kerja untuk etsa oksida.
• Octafluorocyclobutane (C4F8): Digunakan untuk mendepositkan lapisan polimer pada dinding sisi parit, melindunginya semasa bahagian bawah terukir lebih dalam.
• Sulfur Heksafluorida (SF6): Terkenal dengan kadar goresan silikon yang sangat pantas.

Interaksi antara Plasma dan yang substrat adalah kompleks. Ia melibatkan pengeboman fizikal oleh ion dan tindak balas kimia oleh radikal. The peralatan pembuatan semikonduktor mesti mengawal aliran, tekanan, dan campuran gas-gas ini dengan ketat. Sekiranya gas khusus mengandungi kekotoran seperti lembapan, ia boleh membentuk asid hidrofluorik dalam talian penghantaran atau ruang, menyebabkan kecacatan kakisan dan zarah.

Mengapa Nitrogen Trifluoride menjadi raja aplikasi pembersihan kebuk?

Manakala goresan dan pembersihan berjalan seiring, membersihkan peralatan pembuatan adalah sama pentingnya dengan memproses wafer. semasa Pemendapan Wap Kimia (CVD), bahan seperti silikon atau tungsten didepositkan pada wafer. Walau bagaimanapun, bahan-bahan ini juga melapisi dinding ruang. Jika sisa ini terkumpul, ia mengelupas dan jatuh ke atas wafer, menyebabkan kecacatan.

Masuk Nitrogen Trifluorida (NF3).

Tahun lalu, industri digunakan rumah hijau berfluorinasi gas seperti C2F6 untuk pembersihan kebuk. Walau bagaimanapun, NF3 telah menjadi standard untuk proses pembersihan bilik kerana kecekapannya yang tinggi. Apabila dipecahkan dalam sumber plasma jauh, NF3 menjana sejumlah besar atom fluorin. Atom-atom ini menggosok dinding ruang dengan bersih, menukar sisa pepejal menjadi gas yang dipam keluar.

Nitrogen trifluoride lebih disukai kerana ia mempunyai kadar penggunaan yang lebih tinggi (lebih banyak gas sebenarnya digunakan) dan pelepasan yang lebih rendah berbanding dengan yang lebih lama agen pembersih. Bagi pengurus kemudahan, ini bermakna kurang masa henti untuk penyelenggaraan dan pemprosesan yang lebih pantas.

Sebatian berfluorina manakah yang penting untuk pembuatan volum tinggi?

The rantaian bekalan semikonduktor bergantung pada sekumpulan tertentu gas yang mengandungi fluorin. Masing-masing mempunyai "resipi" atau aplikasi tertentu. Pada Jiangsu Huazhong Gas, kami melihat permintaan yang besar untuk yang berikut:

Ini sebatian berfluorinasi adalah nadi kepada pembuatan volum tinggi. Tanpa aliran berterusan ini gas dalam semikonduktor pengeluaran, talian berhenti. Ia adalah semudah itu. Inilah sebabnya mengapa pengurus pembelian seperti Eric Miller sentiasa memantau rantaian bekalan untuk gangguan.

Mengapakah gas ketulenan tinggi merupakan tulang belakang hasil semikonduktor?

Saya tidak boleh menekankan ini cukup: Kesucian adalah segala-galanya.

Semasa kita bercakap gas kemelut tinggi, kita tidak bercakap tentang "gred industri" yang digunakan untuk kimpalan. Kita bercakap tentang ketulenan 5N (99.999%) atau 6N (99.9999%).

kenapa? Kerana a peranti semikonduktor mempunyai ciri yang diukur dalam nanometer. Satu molekul kekotoran logam atau jumlah surih lembapan (H2O) boleh menyebabkan litar pintas atau menghalang lapisan daripada melekat.

• Kelembapan: Bertindak balas dengan Fluorin untuk mencipta HF, yang menghakis sistem penghantaran gas.
• Oksigen: Mengoksidakan silikon secara tidak terkawal.
• Logam berat: Musnahkan sifat elektrik transistor.

Sebagai pembekal, tugas kami adalah untuk memastikan bahawa Xenon ketulenan tinggi atau Nitrous Oksida Gred Elektronik anda menerima memenuhi ketat piawaian industri. Kami menggunakan kromatografi gas lanjutan untuk mengesan mengesan kekotoran turun kepada bahagian per bilion (ppb). Bagi pembeli, melihat Sijil Analisis (COA) bukan sekadar kertas kerja; ia adalah jaminan bahawa mereka fabrikasi semikonduktor tidak akan menghadapi kemalangan hasil bencana.

Bagaimanakah industri menguruskan pelepasan gas rumah hijau dan GWP?

Terdapat seekor gajah di dalam bilik: persekitaran. banyak gas berfluorinasi mempunyai yang tinggi Potensi Pemanasan Global (GWP). Sebagai contoh, Sulfur hexafluoride (SF6) adalah salah satu yang paling banyak gas rumah hijau yang kuat diketahui manusia, dengan GWP beribu-ribu kali lebih tinggi daripada CO2.

The industri pembuatan semikonduktor berada di bawah tekanan yang besar untuk mengurangkan jejak karbonnya. Ini telah membawa kepada dua anjakan besar:

1. Pengurangan: Fabs sedang memasang "kotak bakar" besar-besaran atau penyental pada saluran ekzos mereka. Sistem ini memecahkan yang tidak bertindak balas gas rumah hijau sebelum ia dilepaskan ke atmosfera.
2. Penggantian: Penyelidik sedang mencari alternatif etch gas dengan GWP yang lebih rendah. Walau bagaimanapun, mencari molekul yang berfungsi sebaik C4F8 atau SF6 tanpa kesan alam sekitar adalah sukar secara kimia.

Nitrogen trifluoride adalah satu langkah ke arah yang betul untuk pembersihan kerana ia lebih mudah rosak berbanding PFC yang lebih lama, mengakibatkan kurang keseluruhan pelepasan jika sistem pengurangan berfungsi dengan betul. Mengurangkan Pelepasan Gas Rumah Hijau bukan lagi sekadar langkah PR; ia adalah keperluan kawal selia di EU dan AS.

Adakah rantaian bekalan semikonduktor terdedah kepada kekurangan gas khusus?

Jika beberapa tahun kebelakangan ini telah mengajar kita apa-apa, ia adalah bahawa rantaian bekalan adalah rapuh. Pengeluar semikonduktor telah menghadapi kekurangan segala-galanya dari neon hingga fluoropolimer.

Bekalan daripada gas fluorin dan derivatifnya bergantung kepada perlombongan fluorspar (kalsium fluorida). China adalah sumber global utama bahan mentah ini. Apabila ketegangan geopolitik meningkat atau laluan logistik tersumbat, ketersediaan ini kritikal proses gas jatuh, dan harga melambung tinggi.

Bagi pembeli seperti Eric, ketakutan terhadap "Force Majeure" adalah nyata. Untuk mengurangkan ini, syarikat yang bijak mempelbagaikan pembekal mereka. Mereka sedang mencari rakan kongsi yang memiliki mereka sendiri tangki iso dan telah mewujudkan rangkaian logistik. Kebolehpercayaan dalam logistik adalah sama penting dengan ketulenan gas. Anda boleh mempunyai yang paling tulen Gas C4F8 di dunia, tetapi jika ia tersangkut di pelabuhan, ia tidak berguna kepada hebat.

Apakah protokol keselamatan untuk mengendalikan Hidrogen Fluorida dan bahan toksik lain?

Keselamatan adalah asas industri kami. banyak mengandungi fluorin gas adalah sama ada toksik, asfiksia, atau sangat reaktif. Hidrogen Fluorida (HF), selalunya digunakan dalam goresan basah atau dijana sebagai hasil sampingan, amat berbahaya. Ia menembusi kulit dan menyerang struktur tulang.

Mengendalikan bahan ini memerlukan latihan yang ketat dan peralatan khusus.

• Silinder: Mesti diperakui DOT/ISO dan kerap diperiksa untuk kakisan dalaman.
• Injap: Injap diafragma digunakan untuk mengelakkan kebocoran.
• Penderia: Fab semikonduktor dilindungi dalam penderia pengesanan gas yang mencetuskan penggera pada kebocoran sedikit pun.

Apabila kita mengisi silinder dengan Nitrous Oksida Gred Elektronik atau etsa beracun, kami memperlakukannya seperti senjata yang dimuatkan. Kami memastikan silinder digilap secara dalaman untuk mengelakkan zarah dan injap ditutup dan dimeterai. Untuk pelanggan kami, mengetahui bahawa gas pembawa atau etchant tiba dalam pembungkusan yang selamat dan patuh adalah kelegaan yang besar.

Apakah yang menanti untuk bahan yang digunakan dalam proses fabrikasi semikonduktor?

The Pengeluaran Semikonduktor peta jalan adalah agresif. Apabila cip bergerak ke struktur 3D seperti transistor Gate-All-Around (GAA), kerumitan goresan dan pembersihan bertambah. Kami melihat permintaan untuk lebih eksotik gas berfluorinasi campuran yang boleh menggores lubang yang dalam dan sempit dengan ketepatan atom.

Goresan Lapisan Atom (ALE) ialah teknik baru muncul yang mengeluarkan bahan satu lapisan atom pada satu masa. Ini memerlukan dos yang sangat tepat gas reaktif. Tambahan pula, dorongan untuk pembuatan "hijau" mungkin akan mendorong penggunaan yang baru kimia fluorin yang menawarkan prestasi yang sama dengan yang lebih rendah GWP.

Masa depan adalah milik mereka yang boleh berinovasi dalam kedua-dua sintesis gas dan penulenan. Sebagai bahan semikonduktor berkembang, gas yang digunakan untuk membentuknya mesti berkembang juga.

Takeaways utama

• Fluorin adalah Penting: Kimia fluorin adalah pemboleh utama untuk etch dan bersih melangkah masuk Pembuatan Semikonduktor.
• Kesucian adalah Raja: Ketulenan tinggi (6N) tidak boleh dirunding untuk mengelakkan kecacatan dan memastikan kestabilan proses.
• Pelbagai Gas: Gas yang berbeza seperti CF4, SF6, dan Nitrogen trifluoride berkhidmat peranan khusus dalam fabrikasi.
• Kesan Alam Sekitar: Mengurus Pelepasan Gas Rumah Hijau dan pengurangan merupakan cabaran industri yang kritikal.
• Keselamatan Bekalan: Yang mantap rantaian bekalan dan rakan kongsi yang boleh dipercayai adalah perlu untuk mengelakkan pemberhentian pengeluaran.

Di Jiangsu Huazhong Gas, kami memahami cabaran ini kerana kami mengharunginya setiap hari. Sama ada anda perlukan Xenon Ketulenan Tinggi untuk proses goresan terbaharu anda atau penghantaran gas industri standard yang boleh dipercayai, kami berada di sini untuk menyokong teknologi yang membina masa depan.