Bota moderne funksionon me patate të skuqura. Nga telefoni inteligjent në xhep te sistemet e drejtimit në inxhinierinë e hapësirës ajrore, të vogla pajisje gjysmëpërçuese është heroi i pakënduar i epokës dixhitale. Por cili është heroi pas heroit? Është bota e padukshme, shpesh e paqëndrueshme e gazrave speciale. Konkretisht, kimia e fluorit luan një rol kyç në prodhim gjysmëpërçues proces që thjesht nuk mund të zëvendësohet.

Nëse jeni duke menaxhuar një zinxhir furnizimi ose duke mbikëqyrur cilësinë e produktit në a gjysmëpërçues shkritore, ju e dini që marzhi i gabimit është zero. Një pikë e vetme lagështie ose një grimcë mikroskopike mund të shkatërrojë një prodhim shumëmilionësh. Ky artikull zhytet thellë në rolin e që përmbajnë fluor gazet - pse i përdorim ato, kimia specifike që i bën ato efektive dhe rëndësia kritike e stabilitetit dhe pastërtisë së zinxhirit të furnizimit. Ne do të shqyrtojmë se si këto gaze me pastërti të lartë përdoren në gravurë dhe hapat e depozitimit, dhe pse marrja e tyre nga një partner i besueshëm është vendimi më i rëndësishëm që mund të merrni këtë vit.

Pse industria e gjysmëpërçuesve është kaq e varur nga gazrat që përmbajnë fluor?

Për të kuptuar industria e gjysmëpërçuesve, duhet të shikoni tabelën periodike. Silikoni është kanavacë, por fluorin është furça. Të fabrikim gjysmëpërçues procesi përfshin ndërtimin e shtresave të materialeve dhe më pas heqjen e tyre në mënyrë selektive për të krijuar qarqe. Ky proces i heqjes quhet gravurë.

Fluori është elementi më elektronegativ. Me fjalë të thjeshta, është tepër i uritur për elektrone. Kur prezantojmë gaz fluor ose komponimet e fluoruara në një dhomë plazme, atomet e fluorit reagojnë në mënyrë agresive me silikon dhe dioksidi i silikonit. Ky reaksion kimik e kthen silikonin e ngurtë në gazra të avullueshëm (si tetrafluoridi i silikonit) që mund të pompohen lehtësisht. Pa këtë reaktivitet kimik, ne nuk mund të krijonim kanalet mikroskopike dhe vrimat e kontaktit të kërkuara për modernen. pajisje elektronike.

Në prodhim me volum të lartë, shpejtësia dhe saktësia janë gjithçka. Gazrat që përmbajnë fluor siguroni shkallët e larta të gravimit të nevojshëm për të mbajtur xhiron lart, duke ofruar gjithashtu selektivitetin për të prerë një material pa dëmtuar shtresën poshtë tij. Është një akt delikat balancues i kimisë dhe fizikës.

Çfarë e bën kiminë e fluorit kaq unike për gravurë me saktësi të lartë?

Ju mund të pyesni, pse të mos përdorni klor ose brom? Ne bëjmë, për shtresa të caktuara. Megjithatë, kimia e fluorit ofron një avantazh unik kur gdhendni materialet me bazë silikoni. Lidhja midis silikonit dhe fluorit është tepër e fortë. Kur që përmbajnë fluor plazma godet vaferin, reagimi është ekzotermik dhe spontan.

Magjia ndodh në plazma. Në një procesi gjysmëpërçues Dhoma, ne aplikojmë energji të lartë në një gaz të qëndrueshëm si Tetrafluoridi i Karbonit (CF4) ose Heksafluoridi i Squfurit (SF6). Kjo e ndan gazin, duke lëshuar një reaktiv fluorin radikalët. Këto radikale sulmojnë sipërfaqen e meshë.

"Saktësia e gravurë përcakton performancën e çipit. Nëse pastërtia juaj e gazit luhatet, shkalla juaj e gravimit luhatet dhe rendimenti juaj rrëzohet."

Kjo çon në konceptin e anizotropike gravurë-prerja drejt e poshtë pa ngrënë anash. Me përzierjen fluorin me të tjera gazrat e procesit, inxhinierët mund të kontrollojnë në mënyrë perfekte profilin e kanalit. Kjo aftësi është thelbësore ndërsa kalojmë në nyje më të vogla (7nm, 5nm dhe më poshtë), ku edhe një nanometër devijimi është një dështim.

Si nxisin gazrat në prodhimin e gjysmëpërçuesve procese të avancuara të gravimit?

Etch proceset janë mjetet e skulpturës së fabs. Ka dy lloje kryesore: gravurë e lagësht (duke përdorur kimikate të lëngshme si fluori i hidrogjenit) dhe etch thatë (duke përdorur plazmë). Moderne gjysmëpërçues i avancuar nyjet mbështeten pothuajse ekskluzivisht në gravimin e plazmës së thatë sepse është shumë më i saktë.

Në një tipike gravurë plazmatike sekuencë, a gaz i fluoruar është futur. Le të shohim shumëllojshmërinë e përdorur:

• Tetrafluoridi i karbonit (CF4): Kali i punës për gdhendjen me oksid.
• Oktafluorociklobutan (C4F8): Përdoret për të depozituar një shtresë polimeri në faqet anësore të kanalit, duke i mbrojtur ato ndërsa pjesa e poshtme është e gdhendur më thellë.
• Heksafluoridi i squfurit (SF6): I njohur për shkallët jashtëzakonisht të shpejta të gdhendjes së silikonit.

Ndërveprimi ndërmjet plazma dhe substrate është kompleks. Ai përfshin bombardimin fizik nga jonet dhe reaksionin kimik nga radikalët. Të pajisje për prodhimin e gjysmëpërçuesve duhet të kontrollojë rreptësisht rrjedhën, presionin dhe përzierjen e këtyre gazrave. Nëse gaz i specializuar përmban papastërti si lagështia, mund të formojë acid hidrofluorik brenda linjave të shpërndarjes ose dhomës, duke shkaktuar korrozion dhe defekte të grimcave.

Pse Trifluoridi i Azotit është mbreti i aplikimeve të pastrimit të dhomës?

Ndërsa gravurë dhe pastrim shkojnë dorë për dore, pastrimi i pajisjeve prodhuese është po aq jetik sa përpunimi i vaferës. Gjatë Depozitimi i avullit kimik (CVD), materialet si silikoni ose tungsteni depozitohen në vaferë. Megjithatë, këto materiale veshin edhe muret e dhomës. Nëse kjo mbetje grumbullohet, ajo copëtohet dhe bie mbi vaferë, duke shkaktuar defekte.

Hyni Trifluori i azotit (NF3).

Vite më parë, industria e përdorur serë me fluor gazra si C2F6 për pastrimin e dhomës. Sidoqoftë, NF3 është bërë standardi për proceset e pastrimit të dhomës për shkak të efikasitetit të lartë. Kur zbërthehet në një burim të largët të plazmës, NF3 gjeneron një sasi masive të atomet e fluorit. Këto atome pastrojnë muret e dhomës, duke i kthyer mbetjet e ngurta në gaz që pompohet.

Trifluori i azotit Preferohet sepse ka një shkallë më të lartë shfrytëzimi (përdoret më shumë gaz) dhe emetime më të ulëta në krahasim me të vjetrat agjentë pastrimi. Për një menaxher objekti, kjo do të thotë më pak kohë joproduktive për mirëmbajtje dhe xhiro më të shpejtë.

Cilat komponime të fluoruara janë thelbësore për prodhimin me vëllim të lartë?

Të zinxhiri i furnizimit me gjysmëpërçues mbështetet në një shportë specifike gazrat që përmbajnë fluor. Secili ka një "recetë" ose aplikim specifik. Në Gazi Jiangsu Huazhong, ne shohim një kërkesë masive për sa vijon:

Këto komponimet e fluoruara janë gjaku i prodhim me volum të lartë. Pa një rrjedhë të qëndrueshme të këtyre gazet në gjysmëpërçues prodhimi, linjat ndalojnë. Është kaq e thjeshtë. Kjo është arsyeja pse menaxherët e blerjeve si Eric Miller po monitorojnë vazhdimisht zinxhiri i furnizimit për ndërprerje.

Pse gazet me pastërti të lartë janë shtylla kurrizore e prodhimit të gjysmëpërçuesve?

Nuk mund ta theksoj sa duhet: Pastërtia është gjithçka.

Kur flasim për gaze me pastërti të lartë, nuk po flasim për "gradë industriale" që përdoret për saldim. Po flasim për pastërtinë 5N (99,999%) ose 6N (99,9999%).

Pse? Sepse a pajisje gjysmëpërçuese ka veçori të matura në nanometra. Një molekulë e vetme e një papastërtie metalike ose një sasi gjurmë lagështie (H2O) mund të shkaktojë një qark të shkurtër ose të parandalojë ngjitjen e një shtrese.

• Lagështia: Reagon me fluorin për të krijuar HF, e cila gërryen sistemin e shpërndarjes së gazit.
• Oksigjeni: Oksidon silicin në mënyrë të pakontrolluar.
• Metalet e rënda: Shkatërroni vetitë elektrike të tranzistorit.

Si furnizues, detyra jonë është të sigurojmë që Xenon me pastërti të lartë ose Oksidi i azotit i klasës elektronike ju merrni takohet strikte standardet e industrisë. Ne përdorim kromatografi të avancuar të gazit për të zbuluar gjurmë papastërtitë deri në pjesë për miliard (ppb). Për një blerës, të shohësh Certifikatën e Analizës (COA) nuk është thjesht dokumente; është garancia që e tyre fabrikim gjysmëpërçues nuk do të përballet me një rënie katastrofike të rendimentit.

Si po menaxhon industria emetimet e gazeve serrë dhe GWP?

Ka një elefant në dhomë: mjedisi. Shumë gazrat e fluorizuar kanë një të lartë Potenciali i ngrohjes globale (GWP). Për shembull, Heksafluoridi i squfurit (SF6) është një nga më gaze të fuqishme serë i njohur për njeriun, me një GWP mijëra herë më të lartë se CO2.

Të industria e prodhimit të gjysmëpërçuesve është nën presion të jashtëzakonshëm për të reduktuar gjurmën e saj të karbonit. Kjo ka çuar në dy ndryshime të mëdha:

1. Zvogëlimi: Fabs po instalojnë "kuti djegieje" masive ose pastruese në linjat e tyre të shkarkimit. Këto sisteme thyejnë të pareaguarit gazi serrë para se të lëshohet në atmosferë.
2. Zëvendësimi: Studiuesit po kërkojnë alternativa gravurë gaze me GWP më të ulët. Megjithatë, gjetja e një molekule që funksionon po aq mirë sa C4F8 ose SF6 pa ndikimin mjedisor është kimikisht e vështirë.

Trifluori i azotit ishte një hap në drejtimin e duhur për pastrimin sepse prishet më lehtë se PFC-të e vjetra, duke rezultuar në më pak në përgjithësi emision nëse sistemet e zvogëlimit funksionojnë si duhet. Duke reduktuar emetimet e gazeve serrë nuk është më vetëm një veprim PR; është një kërkesë rregullatore në BE dhe SHBA.

A është zinxhiri i furnizimit me gjysmëpërçues i prekshëm ndaj mungesave të gazit të specializuar?

Nëse vitet e fundit na kanë mësuar diçka, është se zinxhiri i furnizimit është e brishtë. Prodhuesit e gjysmëpërçuesve janë përballur me mungesa të çdo gjëje nga neoni në fluoropolimere.

Furnizimi i gaz fluor dhe derivatet e tij varen nga nxjerrja e fluosparit (fluori i kalciumit). Kina është një burim i madh global i kësaj lënde të parë. Kur tensionet gjeopolitike rriten ose rrugët e logjistikës bllokohen, disponueshmëria e këtyre gazrat e procesit bie dhe çmimet rriten në qiell.

Për një blerës si Eriku, frika nga “Forca Madhore” është reale. Për të zbutur këtë, kompanitë e zgjuara po diversifikojnë furnizuesit e tyre. Ata janë në kërkim të partnerëve që kanë të tyren iso-tanke dhe kanë krijuar rrjete logjistike. Besueshmëria në logjistikës është po aq e rëndësishme sa pastërtia e gazit. Ju mund të keni më të pastërt gaz C4F8 në botë, por nëse është mbërthyer në një port, është e kotë për të fab.

Cilat janë protokollet e sigurisë për trajtimin e fluorit të hidrogjenit dhe materialeve të tjera toksike?

Siguria është themeli i industrisë sonë. Shumë që përmbajnë fluor gazrat janë ose toksikë, asfiksues ose shumë reaktivë. Fluori i hidrogjenit (HF), i përdorur shpesh në gravurë të lagësht ose i krijuar si nënprodukt, është veçanërisht i rrezikshëm. Ai depërton në lëkurë dhe sulmon strukturën e kockave.

Trajtimi i këtyre materialeve kërkon trajnim rigoroz dhe pajisje të specializuara.

• Cilindrat: Duhet të jetë i certifikuar DOT/ISO dhe të inspektohet rregullisht për korrozion të brendshëm.
• Valvulat: Valvulat e diafragmës përdoren për të parandaluar rrjedhjet.
• Sensorët: Fabrika gjysmëpërçuese janë të mbuluara me sensorë të zbulimit të gazit që shkaktojnë alarme në rrjedhjen më të vogël.

Kur mbushim një cilindër me Oksidi i azotit i klasës elektronike ose një etchant toksik, ne e trajtojmë atë si një armë të mbushur. Ne sigurojmë që cilindri të jetë i lëmuar nga brenda për të parandaluar grimcat dhe që valvula të jetë e mbuluar dhe e mbyllur. Për klientët tanë, duke ditur se gaz transportues ose etchant arrin në paketim të sigurt, në përputhje është një lehtësim i madh.

Çfarë ka përpara për materialet e përdorura në procesin e fabrikimit të gjysmëpërçuesve?

Të prodhimi gjysmëpërçues Udhërrëfyesi është agresiv. Ndërsa çipat lëvizin në strukturat 3D si transistorët Gate-All-Around (GAA), kompleksiteti i gravurë dhe pastrim rritet. Ne po shohim një kërkesë për më ekzotike gaz i fluoruar përzierje që mund të gdhendin vrima të thella e të ngushta me saktësi atomike.

Etching me shtresa atomike (ALE) është një teknikë në zhvillim që heq materialin një shtresë atomike në të njëjtën kohë. Kjo kërkon dozimin tepër të saktë të gazet reaktive. Për më tepër, shtytja për prodhim "të gjelbër" ka të ngjarë të nxisë miratimin e të rejave kimia e fluorit që ofron të njëjtën performancë me më të ulët GWP.

E ardhmja u përket atyre që mund të inovojnë si në sintezën ashtu edhe në pastrimin e gazit. Si materiale gjysmëpërçuese evoluojnë, gazrat e përdorur për t'i dhënë formë duhet të evoluojnë gjithashtu.

Marrëveshje kryesore

• Fluori është thelbësor: Kimia e fluorit është mundësuesi kryesor për gravurë dhe pastër hapa brenda prodhim gjysmëpërçues.
• Pastërtia është Mbreti: Pastërti e lartë (6N) është i panegociueshëm për të parandaluar defektet dhe për të siguruar stabiliteti i procesit.
• Shumëllojshmëria e gazrave: Gazra të ndryshëm si CF4, SF6 dhe Trifluori i azotit shërbejnë role specifike në fabrikim.
• Ndikimi në mjedis: Menaxhimi emetimet e gazeve serrë dhe pakësim është një sfidë kritike e industrisë.
• Siguria e Furnizimit: Një e fortë zinxhiri i furnizimit dhe partnerë të besueshëm janë të nevojshëm për të shmangur ndërprerjet e prodhimit.

Në Jiangsu Huazhong Gas, ne i kuptojmë këto sfida sepse i jetojmë ato çdo ditë. Nëse keni nevojë Ksenon me pastërti të lartë për procesin tuaj më të ri të gravimit ose shpërndarjen e besueshme të gazrave standarde industriale, ne jemi këtu për të mbështetur teknologjinë që ndërton të ardhmen.