Moderný svet beží na čipoch. Od smartfónu vo vrecku až po navádzacie systémy v leteckom inžinierstve, maličkosti polovodičové zariadenie je neospevovaný hrdina digitálneho veku. Aký je však hrdina za hrdinom? Je to neviditeľný, často prchavý svet špeciálnych plynov. konkrétne fluórová chémia zohráva kľúčovú úlohu v výroba polovodičov proces, ktorý sa jednoducho nedá nahradiť.

Ak riadite dodávateľský reťazec alebo dohliadate na kvalitu produktov v a polovodič zlieváreň, viete, že hranica chyby je nulová. Jediný skok vo vlhkosti alebo mikroskopická častica môže zničiť niekoľkomiliónovú produkciu. Tento článok sa ponorí hlboko do úlohy s obsahom fluóru plyny – prečo ich používame, špecifická chémia, vďaka ktorej sú účinné, a zásadný význam stability a čistoty dodávateľského reťazca. Budeme skúmať, ako tieto plyny vysokej čistoty sa používajú v leptať a kroky ukladania a prečo je ich získavanie od spoľahlivého partnera tým najdôležitejším rozhodnutím, ktoré môžete tento rok urobiť.

Prečo je polovodičový priemysel taký závislý od plynov obsahujúcich fluór?

Aby ste pochopili polovodičový priemysel, musíte sa pozrieť na periodickú tabuľku. Kremík je plátno, ale fluór je štetec. The výroba polovodičov proces zahŕňa vytváranie vrstiev materiálov a ich selektívne odstraňovanie, aby sa vytvorili obvody. Tento proces odstraňovania sa nazýva leptanie.

Fluór je najviac elektronegatívny prvok. Jednoducho povedané, je neskutočne hladný po elektrónoch. Keď predstavíme plynný fluór alebo fluórované zlúčeniny do plazmovej komory, atómy fluóru agresívne reagujú s kremíkom a oxid kremičitý. Táto chemická reakcia mení pevný kremík na prchavé plyny (ako je fluorid kremičitý), ktoré možno ľahko odčerpať. Bez tejto chemickej reaktivity by sme nemohli vytvoriť mikroskopické priekopy a kontaktné otvory, ktoré sú potrebné pre moderné elektronické zariadenia.

In veľkoobjemová výroba, rýchlosť a presnosť sú všetko. Plyny obsahujúce fluór poskytujú vysoké rýchlosti leptania potrebné na udržanie priepustnosti a zároveň ponúkajú selektivitu na prerezanie jedného materiálu bez poškodenia vrstvy pod ním. Ide o delikátny akt rovnováhy chémia a fyzika.

Čo robí fluór chémiu tak jedinečnou pre vysoko presné leptanie?

Možno sa pýtate, prečo nepoužiť chlór alebo bróm? Robíme pre určité vrstvy. však fluórová chémia ponúka jedinečnú výhodu pri leptaní materiálov na báze kremíka. Väzba medzi kremíkom a fluórom je neuveriteľne silná. Kedy s obsahom fluóru plazma narazí na plátok, reakcia je exotermická a spontánna.

Kúzlo sa deje v plazma. V a polovodičový proces komore, aplikujeme vysokú energiu na stabilný plyn, ako je tetrafluorid uhličitý (CF4) alebo fluorid sírový (SF6). Tým sa plyn rozbije a uvoľní sa reaktívna látka fluór radikálov. Tieto radikály útočia na povrch oblátka.

"Presnosť leptať definuje výkon čipu. Ak kolíše čistota plynu, kolíše aj rýchlosť leptania a výťažok sa zrúti."

To vedie ku konceptu anizotropný leptanie — rezanie priamo nadol bez jedenia bokom. Miešaním fluór s inými procesné plyny, môžu inžinieri dokonale ovládať profil výkopu. Táto schopnosť je nevyhnutná pri prechode na menšie uzly (7nm, 5nm a nižšie), kde aj nanometer odchýlky znamená zlyhanie.

Ako plyny pri výrobe polovodičov poháňajú pokročilé leptacie procesy?

Procesy leptania sú sochárske nástroje fabi. Existujú dva hlavné typy: mokré leptanie (s použitím tekutých chemikálií, napr fluorovodík) a suché leptanie (pomocou plazmy). Moderné pokročilý polovodič uzly sa spoliehajú takmer výlučne na suché plazmové leptanie, pretože je oveľa presnejšie.

V typickom plazmové leptanie sekvencia, a fluórovaný plyn sa zavádza. Pozrime sa na použitú odrodu:

• Tetrafluorid uhličitý (CF4): Ťažný kôň na leptanie oxidom.
• Oktafluórcyklobután (C4F8): Používa sa na uloženie polymérnej vrstvy na bočné steny výkopu, ktorá ich chráni, zatiaľ čo dno je leptané hlbšie.
• Hexafluorid sírový (SF6): Známy pre extrémne rýchle rýchlosti leptania kremíka.

Interakcia medzi plazma a substrát je komplexný. Zahŕňa fyzické bombardovanie iónmi a chemickú reakciu radikálmi. The zariadenia na výrobu polovodičov musí prísne kontrolovať prietok, tlak a zmes týchto plynov. Ak špeciálny plyn obsahuje nečistoty, ako je vlhkosť, môže vytvárať kyselinu fluorovodíkovú v prívodnom potrubí alebo komore, čo spôsobuje koróziu a defekty častíc.

Prečo je fluorid dusnatý kráľom medzi aplikáciami na čistenie komôr?

Zatiaľ čo leptanie a čistenie ísť ruka v ruke, čistenie výrobného zariadenia je rovnako dôležité ako spracovanie oblátky. Počas Chemická depozícia z pár (CVD)materiály ako kremík alebo volfrám sú nanesené na doštičku. Tieto materiály však pokrývajú aj steny komory. Ak sa tento zvyšok nahromadí, odlupuje sa a padá na plátky, čo spôsobuje chyby.

Zadajte Fluorid dusnatý (NF3).

Pred rokmi priemysel používal fluórovaný skleník plyny ako C2F6 na čistenie komory. NF3 sa však stal štandardom pre procesy čistenia komory kvôli jeho vysokej účinnosti. Pri rozklade vo vzdialenom zdroji plazmy NF3 generuje obrovské množstvo atómy fluóru. Tieto atómy čistia steny komory a premieňajú pevné zvyšky na plyn, ktorý sa odčerpáva.

Fluorid dusíka sa uprednostňuje, pretože má vyššiu mieru využitia (skutočne sa spotrebuje viac plynu) a nižšie emisie v porovnaní so staršími čistiace prostriedky. Pre facility manažéra to znamená menej prestojov na údržbu a rýchlejšiu priechodnosť.

Ktoré fluórované zlúčeniny sú nevyhnutné pre veľkoobjemovú výrobu?

The dodávateľského reťazca polovodičov spolieha na kôš konkrétnych plyny obsahujúce fluór. Každá má špecifický „recept“ alebo aplikáciu. o Plyn Jiangsu Huazhong, vidíme obrovský dopyt po nasledujúcich:

Tieto fluórované zlúčeniny sú miazgou života veľkoobjemová výroba. Bez stáleho prúdu týchto plyny v polovodičoch výroba sa linky zastavia. Je to také jednoduché. To je dôvod, prečo manažéri nákupu ako Eric Miller neustále monitorujú dodávateľského reťazca za prerušenia.

Prečo sú vysoko čisté plyny základom výťažku polovodičov?

Nemôžem to dostatočne zdôrazniť: Čistota je všetko.

Keď hovoríme o plyny vysokej čistoty, nehovoríme o "priemyselnej kvalite" používanej na zváranie. Hovoríme o čistote 5N (99,999 %) alebo 6N (99,9999 %).

prečo? Pretože a polovodičové zariadenie má vlastnosti merané v nanometroch. Jedna molekula kovovej nečistoty alebo stopové množstvo vlhkosti (H2O) môže spôsobiť skrat alebo zabrániť priľnutiu vrstvy.

• vlhkosť: Reaguje s fluór aby sa vytvoril HF, ktorý koroduje systém dodávky plynu.
• Kyslík: Nekontrolovateľne oxiduje kremík.
• Ťažké kovy: Zničte elektrické vlastnosti tranzistora.

Našou úlohou ako dodávateľa je zabezpečiť, aby xenón vysokej čistoty alebo Elektronický oxid dusný dostávate spĺňa prísne priemyselné štandardy. Na detekciu používame pokročilú plynovú chromatografiu stopové nečistoty až po časti na miliardu (ppb). Pre kupujúceho nie je vidieť Certifikát analýzy (COA) len papierovanie; je to záruka, že ich výroba polovodičov nebude čeliť katastrofálnemu prepadu výnosov.

Ako priemysel riadi emisie skleníkových plynov a GWP?

V miestnosti je slon: prostredie. veľa fluórované plyny mať vysokú Potenciál globálneho otepľovania (GWP). napr. Hexafluorid sírový (SF6) je jedným z najviac silné skleníkové plyny človeku známy, s GWP tisíckrát vyšším ako CO2.

The priemysel výroby polovodičov je pod obrovským tlakom na zníženie svojej uhlíkovej stopy. To viedlo k dvom veľkým zmenám:

1. Zníženie: Fabs inštalujú na svoje výfukové potrubia masívne „horiace boxy“ alebo práčky. Tieto systémy rozkladajú nezreagované skleníkový plyn pred jeho uvoľnením do atmosféry.
2. Nahradenie: Výskumníci hľadajú alternatívu leptať plyny s nižším GWP. Avšak nájsť molekulu, ktorá funguje rovnako ako C4F8 alebo SF6 bez vplyvu na životné prostredie, je chemicky ťažké.

Fluorid dusíka bol krokom správnym smerom pre čistenie, pretože sa ľahšie rozkladá ako staršie PFC, čo má za následok celkovo menej emisie či systémy znižovania emisií fungujú správne. Zníženie emisií skleníkových plynov už nie je len PR ťah; je to regulačná požiadavka v EÚ a USA.

Je dodávateľský reťazec polovodičov náchylný na nedostatok špeciálneho plynu?

Ak nás posledných pár rokov niečo naučilo, tak to, že dodávateľského reťazca je krehký. Výrobcovia polovodičov čelili nedostatku všetkého od neónu po fluórpolyméry.

Dodávka plynný fluór a jeho derivátov závisí od ťažby kazivca (fluoridu vápenatého). Čína je hlavným svetovým zdrojom tejto suroviny. Keď sa zvýši geopolitické napätie alebo sa upchajú logistické trasy, dostupnosť týchto trás je kritická procesné plyny klesá a ceny raketovo rastú.

Pre kupujúceho, akým je Eric, je strach z „vyššej moci“ skutočný. Aby sa to zmiernilo, dôvtipné spoločnosti diverzifikujú svojich dodávateľov. Hľadajú partnerov, ktorí vlastnia svoje vlastné izo-nádrže a majú vybudované logistické siete. Spoľahlivosť v logistiky je rovnako dôležitá ako čistota plynu. Môžete mať to najčistejšie plyn C4F8 na svete, ale ak uviazne v prístave, je mu k ničomu fab.

Aké sú bezpečnostné protokoly pre manipuláciu s fluorovodíkom a inými toxickými materiálmi?

Bezpečnosť je základom nášho priemyslu. veľa s obsahom fluóru plyny sú buď toxické, dusivé alebo vysoko reaktívne. Fluorovodík (HF), často používaný pri mokrom leptaní alebo vznikajúci ako vedľajší produkt, je obzvlášť nebezpečný. Preniká do pokožky a napáda štruktúru kostí.

Manipulácia s týmito materiálmi si vyžaduje prísne školenie a špeciálne vybavenie.

• Valce: Musí mať certifikáciu DOT/ISO a pravidelne kontrolovať vnútornú koróziu.
• Ventily: Aby sa zabránilo úniku, používajú sa membránové ventily.
• Senzory: Polovodičové fabriky sú pokryté senzormi na detekciu plynu, ktoré spúšťajú alarmy pri najmenšom úniku.

Keď naplníme valec s Elektronický oxid dusný alebo toxické leptadlo, zaobchádzame s ním ako s nabitou zbraňou. Zabezpečujeme, aby bol valec zvnútra vyleštený, aby sa zabránilo tvorbe častíc, a aby bol ventil uzavretý a utesnený. Pre našich zákazníkov s vedomím, že nosný plyn alebo leptadlo dorazí v bezpečnom, vyhovujúcom obale je veľkou úľavou.

Čo nás čaká v súvislosti s materiálmi používanými v procese výroby polovodičov?

The výroba polovodičov plán je agresívny. Ako sa čipy presúvajú do 3D štruktúr, ako sú tranzistory Gate-All-Around (GAA), zložitosť leptanie a čistenie zvyšuje. Vidíme dopyt po exotike fluórovaný plyn zmesi, ktoré dokážu vyleptať hlboké úzke diery s atómovou presnosťou.

Atomic Layer Etching (ALE) je nová technika, ktorá odstraňuje materiál po jednej atómovej vrstve. To si vyžaduje neuveriteľne presné dávkovanie reaktívne plyny. Okrem toho tlak na „zelenú“ výrobu pravdepodobne povedie k prijatiu nových fluórová chémia ktorý ponúka rovnaký výkon s nižším GWP.

Budúcnosť patrí tým, ktorí môžu inovovať v syntéze plynu aj v čistení. Ako polovodičových materiálov vyvíjať, musia sa vyvíjať aj plyny používané na ich tvarovanie.

Kľúčové poznatky

• Fluór je nevyhnutný: Chémia fluóru je kľúčovým aktivátorom pre leptať a čisté zakročí výroba polovodičov.
• Čistota je kráľ: Vysoká čistota (6N) je neobchodovateľné, aby sa predišlo chybám a zabezpečilo sa stabilita procesu.
• Rozmanitosť plynov: Rôzne plyny ako CF4, SF6 a Fluorid dusíka plniť špecifické úlohy v zhotovenie.
• Vplyv na životné prostredie: Riadenie emisií skleníkových plynov a znižovanie je kritickou výzvou v odvetví.
• Zabezpečenie dodávky: Robustný dodávateľského reťazca a spoľahliví partneri sú potrební, aby sa predišlo prerušeniu výroby.

V spoločnosti Jiangsu Huazhong Gas týmto výzvam rozumieme, pretože nimi žijeme každý deň. Či už potrebujete Xenón vysokej čistoty pre váš najnovší proces leptania alebo spoľahlivú dodávku štandardných priemyselných plynov sme tu, aby sme podporili technológiu, ktorá buduje budúcnosť.