Sodobni svet deluje na čipih. Od pametnega telefona v vašem žepu do sistemov za vodenje v vesoljskem inženiringu, majhen polprevodniška naprava je neopevani junak digitalne dobe. Toda kaj je junak za junakom? To je nevidni, pogosto nestanoviten svet posebnih plinov. Natančneje, kemija fluora igra ključno vlogo pri proizvodnja polprevodnikov proces, ki ga preprosto ni mogoče nadomestiti.

Če upravljate dobavno verigo ali nadzirate kakovost izdelkov v a polprevodnik livarna, saj veš, da je dovoljenje za napako nič. En sam skok vlage ali mikroskopski delec lahko uniči večmilijonsko proizvodnjo. Ta članek se poglobi v vlogo ki vsebujejo fluor plini – zakaj jih uporabljamo, posebna kemija, zaradi katere so učinkoviti, in ključni pomen stabilnosti in čistosti dobavne verige. Raziskali bomo, kako te plini visoke čistosti se uporabljajo v jedkati in korake odlaganja ter zakaj je pridobitev le-teh od zanesljivega partnerja najpomembnejša odločitev, ki jo lahko sprejmete letos.

Zakaj je polprevodniška industrija tako odvisna od plinov, ki vsebujejo fluor?

Za razumevanje polprevodniška industrija, morate pogledati periodni sistem. Silicij je platno, vendar fluor je čopič. The izdelava polprevodnikov proces vključuje gradnjo plasti materialov in nato njihovo selektivno odstranjevanje za ustvarjanje vezij. Ta postopek odstranjevanja se imenuje jedkanje.

Fluor je najbolj elektronegativen element. Preprosto povedano, je neverjetno lačen elektronov. Ko predstavimo plin fluor oz fluorirane spojine v plazemsko komoro, atomi fluora agresivno reagirajo s silicijem in silicijev dioksid. Ta kemična reakcija spremeni trden silicij v hlapne pline (kot je silicijev tetrafluorid), ki jih je mogoče enostavno odčrpati. Brez te kemične reaktivnosti ne bi mogli ustvariti mikroskopskih jarkov in kontaktnih lukenj, potrebnih za sodobno elektronske naprave.

noter visokoserijsko proizvodnjo, hitrost in natančnost sta vse. Plini, ki vsebujejo fluor zagotavljajo visoke stopnje jedkanja, ki so potrebne za ohranjanje visoke prepustnosti, hkrati pa ponujajo selektivnost za rezanje enega materiala, ne da bi poškodovali plast pod njim. Gre za občutljivo ravnotežje kemija in fizika.

Zakaj je kemija fluora tako edinstvena za visoko natančno jedkanje?

Morda se boste vprašali, zakaj ne bi uporabili klora ali broma? Mi, za določene plasti. vendar kemija fluora ponuja edinstveno prednost pri jedkanju materialov na osnovi silicija. Vez med silicijem in fluorom je neverjetno močna. kdaj ki vsebujejo fluor plazma zadene rezino, je reakcija eksotermna in spontana.

Čarovnija se zgodi v plazma. V a polprevodniški proces komori, dovajamo visoko energijo stabilnemu plinu, kot je ogljikov tetrafluorid (CF4) ali žveplov heksafluorid (SF6). To razbije plin in sprosti reaktivno snov fluor radikali. Ti radikali napadejo površino oblat.

"Natančnost jedkati določa zmogljivost čipa. Če čistost vašega plina niha, niha tudi vaša hitrost jedkanja in vaš izkoristek pade."

To vodi do koncepta anizotropno jedkanje - rezanje naravnost navzdol, ne da bi jedli vstran. Z mešanjem fluor z drugimi procesni plini, lahko inženirji popolnoma nadzorujejo profil jarka. Ta zmožnost je bistvena, ko se premikamo k manjšim vozliščem (7 nm, 5 nm in manj), kjer je že nanometer odstopanja napaka.

Kako plini v proizvodnji polprevodnikov poganjajo napredne postopke jedkanja?

Postopki jedkanja so kiparska orodja fabs. Obstajata dve glavni vrsti: mokro jedkanje (z uporabo tekočih kemikalij, kot je vodikov fluorid) in suho jedkanje (z uporabo plazme). Moderno napredni polprevodnik vozlišča se skoraj izključno zanašajo na suho plazemsko jedkanje, ker je veliko bolj natančno.

V tipičnem plazemsko jedkanje zaporedje, a fluoriran plin je uveden. Poglejmo uporabljeno sorto:

• Ogljikov tetrafluorid (CF4): Delovni konj za jedkanje oksida.
• oktafluorociklobutan (C4F8): Uporablja se za nanos polimerne plasti na stranske stene jarka, ki jih ščiti, medtem ko je dno vrezano globlje.
• Žveplov heksafluorid (SF6): Znan po izjemno hitrem jedkanju silicija.

Interakcija med plazma in substrat je zapleteno. Vključuje fizično bombardiranje z ioni in kemično reakcijo z radikali. The oprema za proizvodnjo polprevodnikov mora strogo nadzorovati pretok, tlak in mešanico teh plinov. Če je posebni plin vsebuje nečistoče, kot je vlaga, lahko tvori fluorovodikovo kislino v dovodnih linijah ali komori, kar povzroči korozijo in okvare delcev.

Zakaj je dušikov trifluorid kralj med aplikacijami za čiščenje komor?

Medtem ko jedkanje in čiščenje Če greste z roko v roki, je čiščenje proizvodne opreme prav tako pomembno kot obdelava rezin. Med Kemično naparjanje (CVD), se materiali, kot sta silicij ali volfram, nanesejo na rezino. Vendar ti materiali prekrivajo tudi stene komore. Če se ta ostanek nabere, se odlušči in pade na rezine ter povzroči napake.

Vnesite Dušikov trifluorid (NF3).

Pred leti je industrija uporabljala fluorirani rastlinjak plini, kot je C2F6 za čiščenje komore. Vendar je NF3 postal standard za postopki čiščenja komore zaradi visoke učinkovitosti. Ko se NF3 razgradi v oddaljenem viru plazme, ustvari ogromno količino atomi fluora. Ti atomi očistijo stene komore in trdne ostanke spremenijo v plin, ki se izčrpa.

Dušikov trifluorid ima prednost, ker ima višjo stopnjo izkoriščenosti (dejansko se porabi več plina) in nižje emisije v primerjavi s starejšimi čistilna sredstva. Za upravitelja objekta to pomeni manj izpadov zaradi vzdrževanja in hitrejši pretok.

Katere fluorirane spojine so bistvene za velikoserijsko proizvodnjo?

The dobavna veriga polprevodnikov zanaša se na košarico specifičnih plini, ki vsebujejo fluor. Vsaka ima poseben "recept" ali aplikacijo. pri Plin Jiangsu Huazhong, opažamo veliko povpraševanje po naslednjem:

te fluorirane spojine so življenjska sila visokoserijsko proizvodnjo. Brez stalnega toka teh plini v polprevodniku proizvodnje, se linije ustavijo. Tako preprosto je. Zato vodje nabave, kot je Eric Miller, nenehno spremljajo dobavna veriga za motnje.

Zakaj so plini visoke čistosti hrbtenica izkoristka polprevodnikov?

Tega ne morem dovolj poudariti: čistost je vse.

Ko govorimo o plini visoke čistosti, ne govorimo o "industrijski kakovosti", ki se uporablja za varjenje. Govorimo o 5N (99,999%) ali 6N (99,9999%) čistosti.

Zakaj? Ker a polprevodniška naprava ima lastnosti, merjene v nanometrih. Ena sama molekula kovinske nečistoče ali sled vlage (H2O) lahko povzroči kratek stik ali prepreči oprijem plasti.

• Vlaga: Reagira z fluor za ustvarjanje HF, ki razjeda sistem za dovajanje plina.
• kisik: Nenadzorovano oksidira silicij.
• Težke kovine: Uniči električne lastnosti tranzistorja.

Kot dobavitelj je naša naloga zagotoviti, da ksenon visoke čistosti oz Elektronski dušikov oksid prejmete izpolnjuje stroge industrijski standardi. Za odkrivanje uporabljamo napredno plinsko kromatografijo nečistoče v sledovih do delcev na milijardo (ppb). Za kupca vpogled v potrdilo o analizi (COA) ni le papirologija; je zagotovilo, da njihov izdelava polprevodnikov se ne bodo soočili s katastrofalnim padcem donosa.

Kako industrija upravlja z emisijami toplogrednih plinov in GWP?

V sobi je slon: okolje. veliko fluorirani plini imajo visoko Potencial globalnega segrevanja (GWP). na primer Žveplov heksafluorid (SF6) je eden izmed najbolj močni toplogredni plini poznan človeku, z GWP tisočkrat višjim od CO2.

The industrija proizvodnje polprevodnikov je pod ogromnim pritiskom, da zmanjša svoj ogljični odtis. To je privedlo do dveh velikih sprememb:

1. Zmanjšanje: Fabs na svoje izpušne cevi nameščajo ogromne "ohišja za opekline" ali čistilnike. Ti sistemi razgradijo nereagirano toplogredni plin preden se sprosti v ozračje.
2. Zamenjava: Raziskovalci iščejo alternativo jedkati plini z nižjim GWP. Vendar pa je iskanje molekule, ki deluje tako dobro kot C4F8 ali SF6 brez vpliva na okolje, kemično težko.

Dušikov trifluorid je bil korak v pravo smer za čiščenje, ker se lažje pokvari kot starejši PFC, kar povzroči manjšo splošno emisija če čistilni sistemi delujejo pravilno. Zmanjševanje emisije toplogrednih plinov ni več le PR poteza; to je regulativna zahteva v EU in ZDA.

Ali je dobavna veriga polprevodnikov občutljiva na pomanjkanje posebnega plina?

Če nas je zadnjih nekaj let česa naučilo, je to, da dobavna veriga je krhka. Proizvajalci polprevodnikov soočili s pomanjkanjem vsega, od neonskih do fluoropolimeri.

Dobava plin fluor in njegovih derivatov je odvisno od pridobivanja fluorita (kalcijev fluorid). Kitajska je glavni svetovni vir te surovine. Ko geopolitične napetosti narastejo ali se logistične poti zamašijo, je razpoložljivost teh kritična procesni plini pada, cene pa skokovito rastejo.

Za kupca, kot je Eric, je strah pred »višjo silo« resničen. Da bi to ublažili, pametna podjetja diverzificirajo svoje dobavitelje. Iščejo partnerje, ki imajo v lasti svoje izo-cisterne in imajo vzpostavljena logistična omrežja. Zanesljivost v logistika je prav tako pomembna kot čistost plina. Lahko imaš najčistejšo Plin C4F8 na svetu, a če je obtičal v pristanišču, je neuporaben za fab.

Kakšni so varnostni protokoli za ravnanje z vodikovim fluoridom in drugimi strupenimi snovmi?

Varnost je temelj naše industrije. veliko ki vsebujejo fluor plini so bodisi strupeni, zadušljivi ali zelo reaktivni. vodikov fluorid (HF), ki se pogosto uporablja pri mokrem jedkanju ali nastane kot stranski produkt, je še posebej nevaren. Prodre skozi kožo in napade strukturo kosti.

Ravnanje s temi materiali zahteva strogo usposabljanje in posebno opremo.

• Cilindri: Imeti mora certifikat DOT/ISO in se redno pregledovati glede notranje korozije.
• Ventili: Za preprečevanje puščanja se uporabljajo membranski ventili.
• Senzorji: Polprevodniške tovarne so pokriti s senzorji za zaznavanje plina, ki sprožijo alarm že ob najmanjšem puščanju.

Ko napolnimo jeklenko z Elektronski dušikov oksid ali strupeno jedkanico, z njim ravnamo kot z nabitim orožjem. Zagotavljamo, da je jeklenka notranje polirana, da prepreči delce, in da je ventil zaprt in zatesnjen. Za naše stranke, saj vemo, da nosilni plin ali jedkalnik prispe v varni, skladni embalaži, je veliko olajšanje.

Kaj je pred nami glede materialov, ki se uporabljajo v procesu izdelave polprevodnikov?

The proizvodnja polprevodnikov načrt je agresiven. Ko se čipi premaknejo v 3D strukture, kot so tranzistorji Gate-All-Around (GAA), se kompleksnost jedkanje in čiščenje poveča. Opažamo povpraševanje po več eksotike fluoriran plin mešanice, ki lahko jedkajo globoke, ozke luknje z atomsko natančnostjo.

Atomsko plastno jedkanje (ALE) je nastajajoča tehnika, ki odstranjuje material eno atomsko plast naenkrat. To zahteva neverjetno natančno odmerjanje reaktivni plini. Poleg tega bo prizadevanje za "zeleno" proizvodnjo verjetno spodbudilo sprejetje novih kemija fluora ki ponuja enako zmogljivost z nižjo GWP.

Prihodnost pripada tistim, ki lahko inovirajo tako na področju sinteze kot čiščenja plinov. Kot polprevodniški materiali razvijati, se morajo razvijati tudi plini, ki se uporabljajo za njihovo oblikovanje.

Ključni zaključki

• Fluor je bistvenega pomena: Kemija fluora je ključni dejavnik za jedkati in čisto vstopi proizvodnja polprevodnikov.
• Čistost je kralj: Visoka čistost (6N) ni mogoče pogajati, da bi preprečili napake in zagotovili stabilnost procesa.
• Raznolikost plinov: Različni plini, kot so CF4, SF6 in Dušikov trifluorid opravljati posebne vloge v izmišljotina.
• Vpliv na okolje: Upravljanje emisije toplogrednih plinov in zmanjšanje emisij je kritičen izziv industrije.
• Varnost dobave: Robusten dobavna veriga in zanesljivi partnerji so potrebni, da se izognemo zaustavitvam proizvodnje.

V podjetju Jiangsu Huazhong Gas razumemo te izzive, ker jih živimo vsak dan. Ali potrebujete Ksenon visoke čistosti za vaš najnovejši postopek jedkanja ali zanesljivo dostavo standardnih industrijskih plinov smo tukaj, da podpremo tehnologijo, ki gradi prihodnost.