सेमीकन्डक्टर निर्माणमा फ्लोरिन रसायन विज्ञानको शक्ति अनलक गर्दै: एक महत्वपूर्ण ग्यास विश्लेषण
आधुनिक संसार चिप्स मा चल्छ। तपाईको खल्तीमा रहेको स्मार्टफोनबाट एयरोस्पेस इन्जिनियरिङमा मार्गदर्शन प्रणालीसम्म, सानो अर्धचालक उपकरण डिजिटल युगको अनसन्ग हिरो हो। तर नायकको पछाडि नायक के हो? यो विशेष ग्यासहरूको अदृश्य, प्रायः अस्थिर संसार हो। विशेष गरी, फ्लोरिन रसायन विज्ञान मा निर्णायक भूमिका खेल्छ अर्धचालक निर्माण प्रक्रिया जुन केवल प्रतिस्थापन गर्न सकिँदैन।
यदि तपाइँ आपूर्ति श्रृंखला प्रबन्ध गर्दै हुनुहुन्छ वा उत्पादनको गुणस्तरको निरीक्षण गर्दै हुनुहुन्छ भने अर्धचालक फाउन्ड्री, तपाईलाई थाहा छ कि त्रुटिको लागि मार्जिन शून्य छ। आर्द्रता वा माइक्रोस्कोपिक कणमा एकल स्पाइकले करोडौं डलरको उत्पादन रनलाई बर्बाद गर्न सक्छ। यस लेखले भूमिकाको गहिराइमा डुब्छ फ्लोरिन युक्त ग्यासहरू - हामीले तिनीहरूलाई किन प्रयोग गर्छौं, तिनीहरूलाई प्रभावकारी बनाउने विशिष्ट रसायन, र आपूर्ति श्रृंखला स्थिरता र शुद्धताको महत्त्वपूर्ण महत्त्व। हामी यी कसरी अन्वेषण गर्नेछौं उच्च शुद्धता ग्याँसहरू मा प्रयोग गरिन्छ नक्काशी र डिपोजिसन चरणहरू, र किन तिनीहरूलाई एक भरपर्दो साझेदारबाट सोर्स गर्ने सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण निर्णय हो जुन तपाईंले यो वर्ष गर्न सक्नुहुन्छ।
सेमीकन्डक्टर उद्योग किन फ्लोरिन युक्त ग्यासहरूमा यति निर्भर छ?
बुझ्न को लागी अर्धचालक उद्योग, तपाईंले आवधिक तालिका हेर्नु पर्छ। सिलिकन क्यानभास हो, तर फ्लोरिन ब्रश छ। द अर्धचालक निर्माण प्रक्रियामा सामग्रीको तहहरू निर्माण गर्ने र त्यसपछि सर्किटहरू सिर्जना गर्न चयनपूर्वक हटाउने समावेश छ। यो हटाउने प्रक्रियालाई नक्काशी भनिन्छ।
फ्लोरिन सबैभन्दा इलेक्ट्रोनेगेटिव तत्व हो। सरल शब्दहरूमा, यो इलेक्ट्रोनहरूको लागि अविश्वसनीय रूपमा भोको छ। जब हामी परिचय दिन्छौं फ्लोरिन ग्याँस वा फ्लोरिनेटेड यौगिकहरू प्लाज्मा चेम्बरमा, फ्लोरिन परमाणुहरूले सिलिकनसँग आक्रामक रूपमा प्रतिक्रिया गर्छन् र सिलिकन डाइअक्साइड। यो रासायनिक प्रतिक्रियाले ठोस सिलिकनलाई वाष्पशील ग्यासहरूमा परिणत गर्छ (जस्तै सिलिकन टेट्राफ्लोराइड) जुन सजिलै पम्प गर्न सकिन्छ। यो रासायनिक प्रतिक्रियाविना, हामीले आधुनिकका लागि आवश्यक माइक्रोस्कोपिक खाडलहरू र सम्पर्क प्वालहरू सिर्जना गर्न सक्दैनौं। इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरू.
मा उच्च मात्रा निर्माण, गति र परिशुद्धता सबै कुरा हो। फ्लोरिन युक्त ग्यासहरू थ्रुपुट माथि राख्नको लागि आवश्यक उच्च ईच दरहरू प्रदान गर्नुहोस्, जबकि यसको तलको तहलाई नोक्सान नगरी एउटा सामग्री काट्न चयनात्मकता प्रदान गर्दछ। यो एक नाजुक सन्तुलन कार्य हो रसायन विज्ञान र भौतिकशास्त्र।
उच्च परिशुद्धता नक्काशीको लागि फ्लोरिन रसायनलाई केले यति अद्वितीय बनाउँछ?
तपाईले सोध्न सक्नुहुन्छ, किन क्लोरिन वा ब्रोमिन प्रयोग नगर्ने? हामी गर्छौं, निश्चित तहहरूको लागि। तर, फ्लोरिन रसायन विज्ञान सिलिकन-आधारित सामग्री नक्काशी गर्दा एक अद्वितीय लाभ प्रदान गर्दछ। सिलिकन र फ्लोरिन बीचको बन्धन अविश्वसनीय रूपमा बलियो छ। कहिले फ्लोरिन युक्त प्लाज्माले वेफरलाई मार्छ, प्रतिक्रिया एक्झोथर्मिक र सहज हुन्छ।
जादू मा हुन्छ प्लाज्मा। मा क अर्धचालक प्रक्रिया च्याम्बर, हामी कार्बन टेट्राफ्लोराइड (CF4) वा सल्फर हेक्साफ्लोराइड (SF6) जस्ता स्थिर ग्यासमा उच्च ऊर्जा लागू गर्छौं। यसले ग्यासलाई अलग पार्छ, प्रतिक्रियात्मक रिलीज गर्दछ फ्लोरिन कट्टरपन्थी। यी रेडिकलहरूले सतहमा आक्रमण गर्छन् वेफर.
"को परिशुद्धता नक्काशी चिप को प्रदर्शन परिभाषित गर्दछ। यदि तपाईंको ग्यास शुद्धता उतार-चढाव हुन्छ भने, तपाईंको इच दर घट्छ, र तपाईंको उपज क्र्यास हुन्छ।"
यसले को अवधारणामा जान्छ एनिसोट्रोपिक नक्काशी - छेउमा नखाई सीधा तल काट्ने। मिसाएर फ्लोरिन अन्य संग प्रक्रिया ग्यासहरू, इन्जिनियरहरूले खाडलको प्रोफाइललाई पूर्ण रूपमा नियन्त्रण गर्न सक्छन्। यो क्षमता आवश्यक छ किनकि हामी साना नोडहरू (7nm, 5nm, र तल) मा जान्छौं, जहाँ विचलनको एक न्यानोमिटर पनि असफल हुन्छ।
सेमीकन्डक्टर उत्पादनमा ग्यासहरूले कसरी उन्नत ईच प्रक्रियाहरू चलाउँछन्?
Etch प्रक्रियाहरू को मूर्तिकला उपकरण हो fabs। त्यहाँ दुई मुख्य प्रकारहरू छन्: भिजेको ईच (तरल रसायनहरू प्रयोग गरेर हाइड्रोजन फ्लोराइड) र ड्राई इच (प्लाज्मा प्रयोग गरेर)। आधुनिक उन्नत अर्धचालक नोडहरू लगभग विशेष रूपमा ड्राई प्लाज्मा नक्काशीमा निर्भर हुन्छन् किनभने यो धेरै सटीक छ।
एक सामान्य मा प्लाज्मा नक्काशी अनुक्रम, क फ्लोरिनेटेड ग्यास परिचय गरिन्छ। प्रयोग गरिएको विविधता हेरौं:
- कार्बन टेट्राफ्लोराइड (CF4): अक्साइड नक्काशीको लागि वर्कहोर्स।
- अक्टाफ्लुरोसाइक्लोब्युटेन (C4F8): खाडलको छेउमा पर्खालहरूमा बहुलक तह जम्मा गर्न प्रयोग गरिन्छ, तल गहिरो खोदिएको बेला तिनीहरूलाई सुरक्षित गर्दै।
- सल्फर हेक्साफ्लोराइड (SF6): अत्यन्तै छिटो सिलिकन नक्काशी दरहरूको लागि परिचित।
बीचको अन्तरक्रिया प्लाज्मा र सब्सट्रेट जटिल छ। यसमा आयनहरूद्वारा भौतिक बमबारी र रेडिकलहरूद्वारा रासायनिक प्रतिक्रिया समावेश छ। द अर्धचालक निर्माण उपकरण यी ग्यासहरूको प्रवाह, दबाब र मिश्रणलाई कडाइका साथ नियन्त्रण गर्नुपर्छ। यदि विशेष ग्यास यसमा आर्द्रता जस्ता अशुद्धताहरू हुन्छन्, यसले डिलिवरी लाइनहरू वा चेम्बर भित्र हाइड्रोफ्लोरिक एसिड बनाउन सक्छ, क्षरण र कण दोषहरू निम्त्याउन सक्छ।
किन नाइट्रोजन ट्राइफ्लोराइड चेम्बर सफाई अनुप्रयोगहरूको राजा हो?
जबकि नक्काशी र सफाई हातमा जानुहोस्, निर्माण उपकरण सफा गर्नु वेफर प्रशोधन जत्तिकै महत्त्वपूर्ण छ। समयमा रासायनिक वाष्प निक्षेप (CVD), सिलिकन वा टंगस्टन जस्ता सामग्रीहरू वेफरमा जम्मा गरिन्छ। यद्यपि, यी सामग्रीहरूले कोठाको पर्खालहरू पनि कोट गर्छन्। यदि यो अवशेष बन्यो भने, यो फ्लेक्स हुन्छ र वेफरहरूमा खस्छ, दोषहरू निम्त्याउँछ।
प्रविष्ट गर्नुहोस् नाइट्रोजन ट्राइफ्लोराइड (NF3).
वर्षौंअघि उद्योगले प्रयोग गरेको थियो फ्लोरिनेटेड ग्रीनहाउस C2F6 जस्तै ग्यासहरू चेम्बर सफाईको लागि। यद्यपि, NF3 को लागि मानक भएको छ कक्ष सफाई प्रक्रियाहरू यसको उच्च दक्षताको कारण। जब टाढाको प्लाज्मा स्रोतमा तोडिन्छ, NF3 ले ठूलो मात्रामा उत्पन्न गर्दछ फ्लोरिन परमाणुहरू। यी परमाणुहरूले च्याम्बरको पर्खालहरू सफा गर्छन्, ठोस अवशेषहरूलाई पम्प गरिएको ग्यासमा परिणत गर्दछ।
नाइट्रोजन ट्राइफ्लोराइड रुचाइएको छ किनभने यसमा उच्च उपयोग दर छ (अधिक ग्यास वास्तवमा प्रयोग गरिन्छ) र पुरानोको तुलनामा कम उत्सर्जन सफाई एजेन्टहरू। सुविधा प्रबन्धकको लागि, यसको मतलब मर्मतका लागि कम डाउनटाइम र छिटो थ्रुपुट हो।
कुन फ्लोरिनेटेड यौगिकहरू उच्च मात्रा निर्माणको लागि आवश्यक छन्?
द अर्धचालक आपूर्ति श्रृंखला विशिष्ट को टोकरी मा निर्भर गर्दछ फ्लोरिन युक्त ग्यासहरू। प्रत्येक एक विशिष्ट "नुस्खा" वा अनुप्रयोग छ। मा Jiangsu Huazhong ग्यास, हामी निम्नको लागि ठूलो माग देख्छौं:
| ग्याँस नाम | सूत्र | प्राथमिक आवेदन | मुख्य विशेषता |
|---|---|---|---|
| कार्बन टेट्राफ्लोराइड | CF4 | अक्साइड इच | बहुमुखी, उद्योग मानक। |
| सल्फर हेक्साफ्लोराइड | SF6 | सिलिकन इच | उच्च ईच दर, उच्च घनत्व। |
| नाइट्रोजन ट्राइफ्लोराइड | NF3 | चेम्बर सफाई | उच्च दक्षता, कम उत्सर्जन। |
| अक्टाफ्लुरोसाइक्लोब्युटेन | C4F8 | डाइलेक्ट्रिक इच | साइडवाल सुरक्षाको लागि पोलिमराइजिंग ग्यास। |
| हेक्साफ्लोरोइथेन | C2F6 | अक्साइड इच / सफा | लिगेसी ग्यास, अझै पनि व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। |
यी फ्लोरिनेटेड यौगिकहरू को जीवन रगत हो उच्च मात्रा निर्माण। यी को एक स्थिर प्रवाह बिना अर्धचालकमा ग्यासहरू उत्पादन, लाइनहरू बन्द। यो यति सरल छ। यही कारणले गर्दा एरिक मिलर जस्ता खरीद प्रबन्धकहरूले निरन्तर निगरानी गरिरहेका छन् आपूर्ति श्रृंखला अवरोधहरूको लागि।
किन उच्च-शुद्धता ग्यासहरू अर्धचालक उपजको मेरुदण्ड हो?
म यो पर्याप्त जोड दिन सक्दिन: शुद्धता सबै कुरा हो।
जब हामी कुरा गर्छौं उच्च शुद्धता ग्याँसहरू, हामी वेल्डिंग को लागी प्रयोग "औद्योगिक ग्रेड" को बारेमा कुरा गर्दैनौं। हामी 5N (99.999%) वा 6N (99.9999%) शुद्धताको बारेमा कुरा गर्दैछौं।
किन? किनभने ए अर्धचालक उपकरण न्यानोमिटर मा मापन सुविधाहरू छन्। धातुको अशुद्धता वा आर्द्रताको ट्रेस मात्रा (H2O) को एकल अणुले सर्ट सर्किट हुन सक्छ वा तहलाई पछ्याउनबाट रोक्न सक्छ।
- आर्द्रता: संग प्रतिक्रिया दिन्छ फ्लोरिन HF सिर्जना गर्न, जसले ग्यास वितरण प्रणालीलाई खराब गर्दछ।
- अक्सिजन: सिलिकनलाई अनियन्त्रित रूपमा अक्सिडाइज गर्छ।
- भारी धातुहरू: ट्रान्जिस्टरको विद्युतीय गुणहरू नष्ट गर्नुहोस्।
एक आपूर्तिकर्ताको रूपमा, हाम्रो काम भनेको सुनिश्चित गर्नु हो उच्च शुद्धता Xenon वा इलेक्ट्रोनिक ग्रेड नाइट्रस अक्साइड तपाईं कडा भेटघाट प्राप्त उद्योग मापदण्डहरू। हामी पत्ता लगाउन उन्नत ग्यास क्रोमेटोग्राफी प्रयोग गर्छौं अशुद्धता ट्रेस गर्नुहोस् भाग प्रति बिलियन (ppb) मा तल। खरिदकर्ताको लागि, विश्लेषणको प्रमाणपत्र (COA) हेर्नु भनेको कागजी कार्य मात्र होइन; यो उनीहरूको ग्यारेन्टी हो अर्धचालक निर्माण एक विनाशकारी उपज दुर्घटना सामना गर्दैन।
उद्योगले हरितगृह ग्यास उत्सर्जन र GWP कसरी व्यवस्थापन गरिरहेको छ?
कोठामा हात्ती छ: वातावरण। धेरै फ्लोरिनेटेड ग्याँसहरू उच्च छ ग्लोबल वार्मिङ सम्भाव्यता (GWP)। उदाहरणका लागि, सल्फर हेक्साफ्लोराइड (SF6) सबैभन्दा धेरै मध्ये एक हो शक्तिशाली हरितगृह ग्यासहरू मानिसलाई थाहा छ, CO2 भन्दा हजारौं गुणा GWP संग।
द अर्धचालक निर्माण उद्योग यसको कार्बन फुटप्रिन्ट कम गर्न ठूलो दबाबमा छ। यसले दुई प्रमुख परिवर्तनहरूको नेतृत्व गरेको छ:
- कटौती: फैब्स तिनीहरूको निकास लाइनहरूमा ठूलो "बर्न बक्सहरू" वा स्क्रबरहरू स्थापना गर्दै छन्। यी प्रणालीहरूले प्रतिक्रिया नगरेकोलाई तोड्छन् हरितगृह ग्यास यो वायुमण्डलमा छोड्नु अघि।
- प्रतिस्थापन: अन्वेषकहरूले विकल्प खोजिरहेका छन् नक्काशी कम GWP संग ग्याँस। यद्यपि, वातावरणीय प्रभाव बिना C4F8 वा SF6 को रूपमा प्रदर्शन गर्ने अणु पत्ता लगाउन रासायनिक रूपमा गाह्रो छ।
नाइट्रोजन ट्राइफ्लोराइड सफा गर्नको लागि सही दिशामा एक कदम थियो किनभने यो पुरानो PFCs भन्दा धेरै सजिलै बिग्रन्छ, परिणामस्वरूप कम समग्रमा उत्सर्जन यदि कम गर्ने प्रणालीहरू सही रूपमा काम गर्दैछन्। घटाउँदै हरितगृह ग्यास उत्सर्जन अब पीआर चाल मात्र होइन; यो EU र US मा एक नियामक आवश्यकता हो।
के अर्धचालक आपूर्ति श्रृंखला विशेष ग्यास अभावको लागि कमजोर छ?
पछिल्ला केही वर्षले हामीलाई केही सिकाएको छ भने त्यो हो आपूर्ति श्रृंखला नाजुक छ। अर्धचालक निर्माताहरू नियोन देखि सबै चीज को अभाव को सामना गरेको छ फ्लोरोपोलिमर.
को आपूर्ति फ्लोरिन ग्याँस र यसको डेरिभेटिभहरू फ्लोरस्पर (क्याल्सियम फ्लोराइड) को खननमा निर्भर गर्दछ। चीन यस कच्चा पदार्थको प्रमुख विश्वव्यापी स्रोत हो। जब भूराजनीतिक तनाव बढ्छ वा रसद मार्गहरू बन्द हुन्छन्, यी महत्वपूर्णहरूको उपलब्धता प्रक्रिया ग्यासहरू घट्छ, र मूल्यहरू गगनचुम्बी हुन्छन्।
एरिक जस्तो खरिदकर्ताको लागि, "फोर्स मेज्योर" को डर वास्तविक छ। यसलाई कम गर्न, जानकार कम्पनीहरूले आफ्ना आपूर्तिकर्ताहरूलाई विविधीकरण गर्दैछन्। तिनीहरू साझेदारहरू खोजिरहेका छन् जसको आफ्नै स्वामित्व छ iso-ट्याङ्कहरू र रसद नेटवर्क स्थापना गरेको छ। मा विश्वसनीयता रसद ग्यासको शुद्धता जत्तिकै महत्त्वपूर्ण छ। तपाईं सबैभन्दा शुद्ध पाउन सक्नुहुन्छ C4F8 ग्यास संसारमा, तर यदि यो बन्दरगाहमा अड्कियो भने, यो बेकार छ fab.
हाइड्रोजन फ्लोराइड र अन्य विषाक्त पदार्थहरू ह्यान्डल गर्नका लागि सुरक्षा प्रोटोकलहरू के हुन्?
सुरक्षा हाम्रो उद्योगको आधार हो। धेरै फ्लोरिन युक्त ग्यासहरू या त विषाक्त, दमक वा अत्यधिक प्रतिक्रियाशील हुन्छन्। हाइड्रोजन फ्लोराइड (HF), प्राय: भिजेको नक्काशीमा प्रयोग गरिन्छ वा उप-उत्पादनको रूपमा उत्पन्न हुन्छ, विशेष गरी खतरनाक हुन्छ। यसले छालामा प्रवेश गर्छ र हड्डीको संरचनामा आक्रमण गर्छ।
यी सामग्रीहरू ह्यान्डल गर्न कठोर प्रशिक्षण र विशेष उपकरणहरू चाहिन्छ।
- सिलिन्डर: DOT/ISO प्रमाणित हुनुपर्छ र आन्तरिक क्षरणको लागि नियमित रूपमा निरीक्षण गरिएको हुनुपर्छ।
- भल्भ: डायाफ्राम भल्भ चुहावट रोक्न प्रयोग गरिन्छ।
- सेन्सरहरू: अर्धचालक फैब्स ग्यास पत्ता लगाउने सेन्सरहरूमा ढाकिएको छ जसले थोरै चुहावटमा अलार्म ट्रिगर गर्दछ।
जब हामी सिलिन्डर भर्छौं इलेक्ट्रोनिक ग्रेड नाइट्रस अक्साइड वा विषाक्त नक्काशी, हामी यसलाई लोड गरिएको हतियार जस्तै व्यवहार गर्छौं। हामी कणहरूलाई रोक्नको लागि सिलिन्डर आन्तरिक रूपमा पालिश गरिएको छ र भल्भ क्याप र सिल गरिएको छ भनेर सुनिश्चित गर्छौं। हाम्रा ग्राहकहरूको लागि, यो थाहा पाउँदा ग्यास वाहक वा etchant सुरक्षित मा आइपुग्छ, अनुरूप प्याकेजिङ्ग एक ठूलो राहत हो।
अर्धचालक निर्माण प्रक्रियामा प्रयोग हुने सामग्रीहरूको लागि अगाडि के छ?
द अर्धचालक उत्पादन रोडम्याप आक्रामक छ। चिपहरू गेट-अल-अराउन्ड (GAA) ट्रान्जिस्टरहरू जस्ता थ्रीडी संरचनाहरूमा सर्ने क्रममा, जटिलता नक्काशी र सफाई बढ्छ। हामी थप विदेशीको लागि माग देखिरहेका छौं फ्लोरिनेटेड ग्यास परमाणु परिशुद्धताको साथ गहिरो, साँघुरो प्वालहरू नक्काशी गर्न सक्ने मिश्रणहरू।
एटोमिक लेयर इचिङ (ALE) एक उदीयमान प्रविधि हो जसले सामग्रीलाई एक समयमा एक परमाणु तह हटाउँछ। यसका लागि अविश्वसनीय रूपमा सटीक खुराक चाहिन्छ प्रतिक्रियाशील ग्याँसहरू। यसबाहेक, "हरियो" निर्माणको लागि धक्काले नयाँलाई अपनाउन सक्छ फ्लोरिन रसायन विज्ञान जसले तल्लोसँग समान प्रदर्शन प्रदान गर्दछ GWP.
भविष्य ग्यास संश्लेषण र शुद्धिकरण दुबैमा नवीनता ल्याउन सक्नेहरूको हो। जस्तै अर्धचालक सामग्री विकसित, तिनीहरूलाई आकार दिन प्रयोग हुने ग्यासहरू पनि विकसित हुनुपर्छ।
कुञ्जी टेकवेहरू
- फ्लोरिन आवश्यक छ: फ्लोरिन रसायन विज्ञान को लागि प्रमुख सक्षमकर्ता हो नक्काशी र सफा भित्र पाइला अर्धचालक निर्माण.
- पवित्रता राजा हो: उच्च शुद्धता (6N) दोषहरू रोक्न र सुनिश्चित गर्न गैर-वार्तालाप योग्य छ प्रक्रिया स्थिरता.
- ग्यासको विविधता: विभिन्न ग्यासहरू जस्तै CF4, SF6, र नाइट्रोजन ट्राइफ्लोराइड मा विशिष्ट भूमिकाहरू सेवा बनावट.
- वातावरणीय प्रभाव: व्यवस्थापन हरितगृह ग्यास उत्सर्जन र कमी एक महत्वपूर्ण उद्योग चुनौती हो।
- आपूर्ति सुरक्षा: एक बलियो आपूर्ति श्रृंखला र उत्पादन रोकावटबाट बच्न भरपर्दो साझेदारहरू आवश्यक छन्।
Jiangsu Huazhong Gas मा, हामी यी चुनौतीहरू बुझ्छौं किनभने हामी तिनीहरूलाई हरेक दिन बाँचिरहेका छौं। चाहे तपाईलाई चाहिन्छ उच्च शुद्धता Xenon तपाईंको नयाँ नक्काशी प्रक्रिया वा मानक औद्योगिक ग्यासहरूको भरपर्दो डेलिभरीको लागि, हामी भविष्य निर्माण गर्ने प्रविधिलाई समर्थन गर्न यहाँ छौं।
