Id-dinja moderna timxi fuq iċ-ċipep. Mill-smartphone fil-but sas-sistemi ta’ gwida fl-inġinerija aerospazjali, iċ-ċkejkna apparat semikonduttur huwa l-eroj mhux ikkantat tal-era diġitali. Imma x'inhu l-eroj wara l-eroj? Hija d-dinja inviżibbli, ħafna drabi volatili tal-gassijiet speċjali. Speċifikament, kimika tal-fluworin għandu rwol ċentrali fil- manifattura ta' semikondutturi proċess li sempliċement ma jistax jiġi sostitwit.

Jekk qed timmaniġġja katina tal-provvista jew tissorvelja l-kwalità tal-prodott fi a semikondutturi funderija, taf li l-marġni għall-iżball huwa żero. Spike wieħed fl-umdità jew partiċelli mikroskopiċi jistgħu jħassru ġirja ta 'produzzjoni ta' bosta miljuni ta 'dollari. Dan l-artikolu jgħaddas fil-fond fir-rwol ta li fihom il-fluworin gassijiet—għaliex nużawhom, il-kimika speċifika li tagħmilhom effettivi, u l-importanza kritika tal-istabbiltà u l-purità tal-katina tal-provvista. Aħna se nesploraw kif dawn gassijiet ta’ purità għolja huma użati fi inċiżjoni u l-passi tad-depożizzjoni, u għaliex is-sorsi tagħhom minn sieħeb affidabbli hija l-aktar deċiżjoni importanti li tista 'tieħu din is-sena.

Għaliex l-industrija tas-semikondutturi hija daqshekk dipendenti fuq gassijiet li fihom il-fluworin?

Biex tifhem il- industrija tas-semikondutturi, trid tħares lejn it-tabella perjodika. Is-silikon huwa l-kanvas, iżda fluworin huwa l-pinzell. Il- fabbrikazzjoni ta' semikondutturi proċess jinvolvi saffi tal-bini ta 'materjali u mbagħad tneħħihom b'mod selettiv biex jinħolqu ċirkwiti. Dan il-proċess ta 'tneħħija jissejjaħ inċiżjoni.

Fluworin huwa l-aktar element elettronegattiv. F'termini sempliċi, huwa oerhört bil-ġuħ għall-elettroni. Meta nintroduċu gass tal-fluworin jew komposti fluworinati ġo kamra tal-plażma, l-atomi tal-fluworin jirreaġixxu b'mod aggressiv mas-silikon u dijossidu tas-silikon. Din ir-reazzjoni kimika ddawwar is-silikon solidu f'gassijiet volatili (bħal tetrafluworidu tas-silikon) li jistgħu jiġu ppumpjati faċilment. Mingħajr din ir-reattività kimika, ma nistgħux noħolqu t-trinek mikroskopiċi u t-toqob tal-kuntatt meħtieġa għall-modern apparat elettroniku.

Fil manifattura ta 'volum għoli, il-veloċità u l-preċiżjoni huma kollox. Gassijiet li fihom il-fluworin jipprovdu r-rati għolja ta 'inċiżjoni meħtieġa biex iżommu throughput up, filwaqt li toffri wkoll is-selettività biex taqta' materjal wieħed mingħajr ma ssir ħsara lis-saff ta 'taħtha. Huwa att ta 'bilanċ delikat kimika u l-fiżika.

X'jagħmel il-kimika tal-fluworin daqshekk unika għall-inċiżjoni ta 'preċiżjoni għolja?

Tista' tistaqsi, għaliex ma tużax il-kloru jew il-bromin? Aħna nagħmlu, għal ċerti saffi. Madankollu, kimika tal-fluworin joffri vantaġġ uniku meta inċiżjoni materjali bbażati fuq is-silikon. Ir-rabta bejn is-silikon u l-fluworin hija oerhört qawwija. Meta li fihom il-fluworin plażma tolqot il-wejfer, ir-reazzjoni hija eżotermika u spontanja.

Il-maġija jiġri fil- plażma. Fi a proċess semikonduttur kamra, aħna napplikaw enerġija għolja għal gass stabbli bħal Carbon Tetrafluoride (CF4) jew Sulphur Hexafluoride (SF6). Dan ikisser il-gass, u joħroġ reattiv fluworin radikali. Dawn ir-radikali jattakkaw il-wiċċ tal- wejfer.

“Il-preċiżjoni tal- inċiżjoni jiddefinixxi l-prestazzjoni taċ-ċippa. Jekk il-purità tal-gass tiegħek tvarja, ir-rata tal-inċiżjoni tiegħek tvarja, u r-rendiment tiegħek jiġġarraf."

Dan iwassal għall-kunċett ta ' anisotropiku inċiżjoni—qtugħ dritt 'l isfel mingħajr ma tiekol fuq il-ġenb. Billi tħallat fluworin ma' oħrajn gassijiet tal-proċess, l-inġiniera jistgħu jikkontrollaw il-profil tat-trinka perfettament. Din il-kapaċità hija essenzjali hekk kif nimxu lejn nodi iżgħar (7nm, 5nm, u taħt), fejn anke nanometru ta 'devjazzjoni huwa falliment.

Kif il-gassijiet fil-manifattura tas-semikondutturi jmexxu proċessi ta 'inċiżjoni avvanzati?

Inċiżjoni proċessi huma l-għodod sculpting tal- fabs. Hemm żewġ tipi ewlenin: inċiżjoni mxarrba (bl-użu ta 'kimiċi likwidi bħal fluworidu tal-idroġenu) u inċiżjoni niexfa (bl-użu tal-plażma). Moderna semikondutturi avvanzati nodi jiddependu kważi esklussivament fuq inċiżjoni tal-plażma niexfa minħabba li hija ferm aktar preċiża.

Fi tipiku inċiżjoni tal-plażma sekwenza, a gass fluworinat hija introdotta. Ejja nħarsu lejn il-varjetà użata:

• Tetrafluworidu tal-Karbonju (CF4): Il-workhorse għall-inċiżjoni tal-ossidu.
• Octafluorocyclobutane (C4F8): Użat biex jiddepożita saff polimeru fuq il-ħitan tal-ġenb tat-trinka, jipproteġihom waqt li l-qiegħ ikun inċiż aktar fil-fond.
• Eżafluworidu tal-kubrit (SF6): Magħruf għal rati ta 'inċiżjoni tas-silikon estremament veloċi.

L-interazzjoni bejn il- plażma u l- sottostrat hija kumplessa. Tinvolvi bumbardament fiżiku minn joni u reazzjoni kimika minn radikali. Il- tagħmir għall-manifattura tas-semikondutturi irid jikkontrolla b'mod strett il-fluss, il-pressjoni u t-taħlita ta 'dawn il-gassijiet. Jekk il- gass ​​speċjali fih impuritajiet bħall-umdità, jista 'jifforma aċidu idrofluworiku fil-linji tal-kunsinna jew il-kamra, li jikkawża korrużjoni u difetti tal-partiċelli.

Għaliex Nitrogen Trifluoride huwa r-re tal-applikazzjonijiet tat-tindif tal-kamra?

Filwaqt li inċiżjoni u tindif jimxu id f'id, it-tindif tat-tagħmir tal-manifattura huwa vitali daqs l-ipproċessar tal-wejfer. Matul Depożizzjoni Kimika tal-Fwar (CVD), materjali bħal silikon jew tungstenu huma depożitati fuq il-wejfer. Madankollu, dawn il-materjali wkoll iksi l-ħitan tal-kamra. Jekk dan ir-residwu jibni, jitfarfar u jaqa 'fuq il-wejfers, u jikkawża difetti.

Daħħal Trifluworidu tan-Nitroġenu (NF3).

Snin ilu, l-industrija użata serra fluworinata gassijiet bħal C2F6 għat-tindif tal-kamra. Madankollu, NF3 sar l-istandard għal proċessi tat-tindif tal-kamra minħabba l-effiċjenza għolja tagħha. Meta mqassma f'sors ta 'plażma remot, NF3 jiġġenera ammont kbir ta' atomi tal-fluworin. Dawn l-atomi jgħorok il-ħitan tal-kamra nodfa, u jbiddlu r-residwi solidi f'gass li jiġi ppumpjat.

Trifluworidu tan-nitroġenu hija ppreferuta minħabba li għandha rata ta' utilizzazzjoni ogħla (aktar mill-gass fil-fatt jintuża) u emissjonijiet aktar baxxi meta mqabbla ma' anzjani. aġenti tat-tindif. Għal maniġer tal-faċilità, dan ifisser inqas ħin ta 'waqfien għall-manutenzjoni u throughput aktar mgħaġġel.

Liema komposti fluworinati huma essenzjali għall-manifattura ta 'volum għoli?

Il- katina tal-provvista tas-semikondutturi tiddependi fuq basket ta speċifiċi gassijiet li fihom il-fluworin. Kull wieħed għandu "riċetta" jew applikazzjoni speċifika. Fl Jiangsu Huazhong Gass, naraw domanda massiva għal dan li ġej:

Dawn komposti fluworinati huma d-demm ta’ manifattura ta 'volum għoli. Mingħajr fluss kostanti ta 'dawn gassijiet fis-semikondutturi produzzjoni, il-linji jieqfu. Huwa dak sempliċi. Huwa għalhekk li l-maniġers tax-xiri bħal Eric Miller qed jimmonitorjaw kontinwament il- katina tal-provvista għal tfixkil.

Għaliex il-gassijiet ta 'purità għolja huma s-sinsla tar-rendiment tas-semikondutturi?

Ma nistax nenfasizza dan biżżejjed: Il-purità hija kollox.

Meta nitkellmu dwar gassijiet ta’ purità għolja, aħna mhux qed nitkellmu dwar "grad industrijali" użat għall-iwweldjar. Qed nitkellmu dwar 5N (99.999%) jew 6N (99.9999%) purità.

Għaliex? Minħabba li a apparat semikonduttur għandha karatteristiċi mkejla f'nanometri. Molekula waħda ta 'impurità tal-metall jew traċċa ta' umdità (H2O) tista 'tikkawża short circuit jew tipprevjeni saff milli jeħel.

• Umdità: Jirreaġixxi ma fluworin biex toħloq HF, li jissaddad is-sistema tal-kunsinna tal-gass.
• Ossiġenu: Jossidizza s-silikon bla kontroll.
• Metalli tqal: Eqred il-proprjetajiet elettriċi tat-transistor.

Bħala fornitur, ix-xogħol tagħna huwa li niżguraw li l- Xenon ta 'purità għolja jew Ossidu Nitruż ta' Grad Elettroniku tirċievi tissodisfa stretta standards tal-industrija. Aħna nużaw kromatografija tal-gass avvanzata biex niskopru impuritajiet traċċi sa partijiet għal kull biljun (ppb). Għal xerrej, li jara ċ-Ċertifikat ta 'Analiżi (COA) mhix biss burokrazija; hija l-garanzija li tagħhom fabbrikazzjoni ta' semikondutturi mhux se jiffaċċja ħabta katastrofika tar-rendiment.

L-industrija kif qed timmaniġġja l-emissjonijiet tal-gassijiet serra u l-GWP?

Hemm iljunfant fil-kamra: l-ambjent. Ħafna gassijiet fluworinati għandhom għoli Potenzjal ta' Tisħin Globali (GWP). Per eżempju, Eżafluworidu tal-kubrit (SF6) huwa wieħed mill-aktar gassijiet serra qawwija magħruf mill-bniedem, b'GWP eluf ta' darbiet ogħla mis-CO2.

Il- industrija tal-manifattura tas-semikondutturi tinsab taħt pressjoni kbira biex tnaqqas il-carbon footprint tagħha. Dan wassal għal żewġ bidliet kbar:

1. Tnaqqis: Fabs qed jinstallaw "kaxxi tal-ħruq" jew scrubbers massivi fuq il-linji tal-egżost tagħhom. Dawn is-sistemi jkissru l-mhux reazzjoni gass ​​serra qabel ma jiġi rilaxxat fl-atmosfera.
2. Sostituzzjoni: Ir-riċerkaturi qed ifittxu alternattiva inċiżjoni gassijiet b'GWP aktar baxx. Madankollu, is-sejba ta 'molekula li twettaq kif ukoll C4F8 jew SF6 mingħajr l-impatt ambjentali hija kimikament diffiċli.

Trifluworidu tan-nitroġenu kien pass fid-direzzjoni t-tajba għat-tindif minħabba li jkisser aktar faċilment minn PFCs anzjani, li jirriżulta f’inqas emissjoni jekk is-sistemi ta' tnaqqis qed jaħdmu sew. Tnaqqis emissjonijiet ta' gassijiet serra m'għadux biss mossa PR; huwa rekwiżit regolatorju fl-UE u l-Istati Uniti.

Il-katina tal-provvista tas-semikondutturi hija vulnerabbli għal nuqqasijiet ta' gass speċjali?

Jekk l-aħħar ftit snin għallmuna xi ħaġa, huwa li l- katina tal-provvista hija fraġli. Manifatturi tas-semikondutturi ffaċċjaw nuqqasijiet ta 'kollox minn neon sa fluworopolimeri.

Il-provvista ta gass tal-fluworin u d-derivattivi tiegħu jiddependi fuq il-minjieri ta 'fluorspar (fluworidu tal-kalċju). Iċ-Ċina hija sors globali ewlieni ta 'din il-materja prima. Meta t-tensjonijiet ġeopolitiċi jogħlew jew ir-rotot tal-loġistika jinstaddu, id-disponibbiltà ta 'dawn hija kritika gassijiet tal-proċess qtar, u l-prezzijiet skyrocket.

Għal xerrej bħal Eric, il-biża 'ta' "Force Majeure" hija reali. Biex itaffu dan, kumpaniji sofistikati qed jiddiversifikaw il-fornituri tagħhom. Qegħdin ifittxu msieħba li huma proprjetarji tagħhom iso-tankijiet u stabbilixxew netwerks tal-loġistika. Affidabilità fi loġistika hija importanti daqs il-purità tal-gass. Inti jista 'jkollhom l-aktar pur Gass C4F8 fid-dinja, imma jekk hija mwaħħla fil-port, huwa inutli għall- fab.

X'inhuma l-protokolli tas-sigurtà għall-immaniġġjar tal-Fluworur tal-Idroġenu u materjali tossiċi oħra?

Is-sigurtà hija l-pedament tal-industrija tagħna. Ħafna li fihom il-fluworin gassijiet huma jew tossiċi, asfissianti, jew reattivi ħafna. Fluworidu tal-Idroġenu (HF), spiss użat fl-inċiżjoni mxarrba jew iġġenerat bħala prodott sekondarju, huwa partikolarment perikoluż. Jippenetra l-ġilda u jattakka l-istruttura tal-għadam.

L-immaniġġjar ta 'dawn il-materjali jeħtieġ taħriġ rigoruż u tagħmir speċjalizzat.

• Ċilindri: Għandu jkun ċertifikat DOT/ISO u spezzjonat regolarment għall-korrużjoni interna.
• Valvoli: Valvoli tad-dijaframma jintużaw biex jipprevjenu t-tnixxija.
• Sensers: Fabbriċi semikondutturi huma mgħottija f'sensors ta' skoperta tal-gass li jqanqlu allarmi mal-iċken tnixxija.

Meta nimlew ċilindru bi Ossidu Nitruż ta' Grad Elettroniku jew etchant tossiku, nittrattawha bħal arma mgħobbija. Aħna niżguraw li ċ-ċilindru jiġi illustrat internament biex jipprevjenu l-partikuli u li l-valv ikun mgħotti u ssiġillat. Għall-klijenti tagħna, jafu li l- gass ​​trasportatur jew etchant jasal f'imballaġġ sikur u konformi huwa eżenzjoni kbira.

X'hemm quddiem għall-materjali użati fil-proċess tal-fabbrikazzjoni tas-semikondutturi?

Il- produzzjoni ta' semikondutturi pjan direzzjonali huwa aggressiv. Hekk kif iċ-ċipep jimxu lejn strutturi 3D bħal transistors Gate-All-Around (GAA), il-kumplessità ta' inċiżjoni u tindif żidiet. Qed naraw domanda għal aktar eżotiku gass fluworinat taħlitiet li jistgħu inċiżjoni toqob fondi u dojoq bi preċiżjoni atomika.

Inċiżjoni ta' Saff Atomic (ALE) hija teknika emerġenti li tneħħi materjal saff atomiku wieħed kull darba. Dan jeħtieġ dożaġġ preċiż oerhört ta ' gassijiet reattivi. Barra minn hekk, l-ispinta għall-manifattura "ekoloġika" x'aktarx se tmexxi l-adozzjoni ta 'ġodda kimika tal-fluworin li joffri l-istess prestazzjoni b'inqas GWP.

Il-futur jappartjeni għal dawk li jistgħu jinnovaw kemm fis-sinteżi tal-gass kif ukoll fil-purifikazzjoni. Kif materjali semikondutturi jevolvu, il-gassijiet użati biex jiffurmawhom iridu jevolvu wkoll.

Takeaways Ewlenin

• Il-fluworin huwa Essenzjali: Kimika tal-fluworin huwa l-faċilitatur ewlieni għal inċiżjoni u nadif passi fi manifattura ta' semikondutturi.
• Il-purità hija Sultan: Purità għolja (6N) mhuwiex negozjabbli biex jipprevjeni difetti u jiżgura stabbiltà tal-proċess.
• Varjetà ta' Gassijiet: Gassijiet differenti bħal CF4, SF6, u Trifluworidu tan-nitroġenu jaqdu rwoli speċifiċi fi fabbrikazzjoni.
• Impatt Ambjentali: Ġestjoni emissjonijiet ta' gassijiet serra u tnaqqis hija sfida kritika għall-industrija.
• Sigurtà tal-Provvista: A robust katina tal-provvista u sħab affidabbli huma meħtieġa biex jiġu evitati waqfien tal-produzzjoni.

F'Jiangsu Huazhong Gas, aħna nifhmu dawn l-isfidi għax ngħixuhom kuljum. Kemm jekk għandek bżonn Xenon ta' Purità Għolja għall-proċess ta 'inċiżjoni l-aktar ġdid tiegħek jew kunsinna affidabbli ta' gassijiet industrijali standard, aħna qegħdin hawn biex nappoġġaw it-teknoloġija li tibni l-futur.