Katika ulimwengu wa teknolojia ya kisasa, semiconductor ni mfalme. Chips hizi ndogo, zenye nguvu zina nguvu kila kitu kutoka kwa smartphones zetu kwenda kwa magari yetu na vituo vya data vinavyoendesha mtandao. Lakini ni nini nguvu uundaji wa chips hizi? Jibu, kwa kushangaza, ni gesi. Sio yoyote tu gesi, lakini Gesi za hali ya juu ya usafi usiowezekana. Kama Allen, mmiliki wa kiwanda kilicho na mistari saba ya uzalishaji inayobobea katika gesi za viwandani, nimeona mwenyewe jinsi mahitaji ya usafi yamejaa. Nakala hii ni ya viongozi wa biashara kama Mark Shen, ambao wako mstari wa mbele wa gesi mnyororo wa usambazaji. Unaelewa ubora na bei, lakini ili kuongoza katika soko hili, unahitaji kuelewa Kwanini. Tutaboresha ulimwengu tata wa utengenezaji wa semiconductor, kuelezea kwa maneno rahisi kwanini kupotea moja chembe katika a gesi Mkondo unaweza kugharimu mamilioni ya kiwanda. Huu ni mwongozo wako wa kuzungumza lugha ya Sekta ya Semiconductor na kuwa mshirika wa lazima.

Je! Gesi inachukua jukumu gani katika kutengeneza chip ya semiconductor?

Kwa msingi wake, utengenezaji wa semiconductor ni mchakato wa kujenga microscopic, mizunguko ya umeme yenye safu nyingi kwenye diski nyembamba ya Silicon, inayojulikana kama a wafer. Fikiria kujaribu kujenga skyscraper saizi ya stempu ya posta, na mabilioni ya vyumba na barabara za ukumbi. Ndio kiwango tunachozungumza. Ili kufanikisha hili, huwezi kutumia zana za mwili. Badala yake, nzima Mchakato wa utengenezaji hutegemea safu ya athari sahihi za kemikali, na gari la msingi kwa athari hizi ni gesi.

Gesi hufanya kama mikono isiyoonekana ambayo huunda mizunguko hii. Wao hufanya kazi kadhaa muhimu. Wengine, kama Nitrojeni, tengeneza mazingira safi na thabiti, kuzuia athari zisizohitajika. Wengine, wanaojulikana kama gesi ya mchakato, ni vizuizi halisi vya ujenzi au zana za kuchonga. Kwa mfano, maalum aina ya gesi inaweza kutumika kuweka safu ya microscopic ya nyenzo zenye nguvu, wakati mwingine gesi hutumiwa kwa usahihi etch mbali nyenzo kuunda njia ya mzunguko. Kila hatua moja, kutoka kusafisha wafer Kuunda transistors za mwisho, inajumuisha maalum gesi au mchanganyiko wa gesi. Usahihi wa mtiririko wa gesi na muundo wake wa kemikali unaamuru moja kwa moja mafanikio ya Viwanda vya Chip mchakato.

Kwa nini usafi ni muhimu sana katika utengenezaji wa semiconductor?

Katika maisha yetu ya kila siku, vumbi kidogo au Uchafuzi wa hewa sio mpango mkubwa. Lakini ndani a semiconductor mmea wa vitambaa, au "kitambaa," ni janga. Vipengele vinajengwa kwenye a Silicon wafer Mara nyingi hupimwa katika nanometers - hiyo bilioni ya mita. Kuweka maoni hayo, nywele moja ya mwanadamu ni karibu nanometers 75,000 kwa upana. Vumbi ndogo chembe Huwezi hata kuona ni mwamba mkubwa katika ulimwengu wa semiconductor Uundaji.

Hii ndio sababu usafi ni tabia moja muhimu zaidi ya gesi Inatumika katika semiconductor Utendaji. Molekuli yoyote isiyohitajika - iwe ni molekuli ya maji iliyopotea, chuma kidogo chembe, au tofauti gesi molekuli -inachukuliwa kuwa uchafu. Hii uchafuzi inaweza kuvuruga kabisa maridadi Mmenyuko wa kemikali Inafanyika kwenye waferuso. Moja uchafu inaweza kuzuia mzunguko kutoka kuunda, kusababisha mzunguko mfupi, au kubadilisha Tabia ya umeme ya semiconductor nyenzo. Kwa sababu moja wafer Inaweza kuwa na mamia au maelfu ya chipsi za mtu binafsi, kosa moja ndogo linaweza kusababisha upotezaji mkubwa wa kifedha. Mchakato wote unadai Viwango vya juu zaidi vya usafi kufanya kazi kabisa.

Je! Uchafu katika uzalishaji wa gesi husababishaje uzalishaji wa semiconductor?

Wakati uchafu iko katika mchakato gesi, inaweza kusababisha "muuaji kasoro. "Hii sio dosari ndogo tu; ni kasoro ambayo inatoa microchip nzima kwenye sehemu hiyo ya wafer haina maana. Wacha tuangalie jinsi hii inavyotokea. Wakati wa uwekaji Awamu, ambapo filamu nyembamba zinajengwa safu na safu, zisizohitajika chembe inaweza kutua juu ya uso. Wakati safu inayofuata imewekwa juu, inaunda bonge la microscopic au tupu. Kosa hili linaweza kuvunja unganisho la umeme au kuunda ile isiyokusudiwa, na kuharibu kwa ufanisi transistor iliyojengwa.

Matokeo ya hii yanaumiza kwa mstari wa chini wa kitambaa. Metriki ya msingi ya kufanikiwa katika semiconductor Fab ni "mavuno" - asilimia ya chips zinazofanya kazi zinazozalishwa kutoka moja wafer. Hata kushuka ndogo ndani mavuno, kutoka 95% hadi 90%, inaweza kuwakilisha mamilioni ya dola katika mapato yaliyopotea. Uchafu wa gesi ni sababu ya moja kwa moja ya kupunguzwa mavuno. Hii ndio sababu Watengenezaji wa Semiconductor wamechukizwa na Usafi wa gesi. Wanahitaji kuwa na hakika kuwa gesi Kuingia zana zao za dola bilioni nyingi ni bure kabisa kutoka kwa yoyote uchafu ambayo inaweza kuondoa Mchakato wa upangaji wa semiconductor. Ni mchezo wa usahihi wa microscopic ambapo kuna chumba cha sifuri kwa kosa.

Je! Ni gesi gani muhimu zinazotumiwa katika utengenezaji wa semiconductor?

Aina ya gesi zinazotumiwa katika Sekta ya Semiconductor ni kubwa, lakini kwa ujumla huanguka katika vikundi viwili: gesi nyingi na gesi maalum.

• Gesi nyingi: Hizi hutumiwa kwa idadi kubwa na huunda msingi wa mazingira ya utengenezaji.

  • Nitrojeni (n₂): Hii ndio workhorse. Ultra-juu usafi Nitrojeni hutumiwa kuunda "anga" ya ndani ndani ya zana za utengenezaji. Hii husafisha oksijeni, unyevu, na chembe zingine, kuzuia oxidation isiyohitajika au uchafuzi ya wafer.
  • Hydrogen (H₂): Mara nyingi hutumiwa pamoja na gesi zingine, haidrojeni ni muhimu kwa hakika uwekaji michakato na kwa kuunda mazingira maalum ya kemikali inahitajika kujenga miundo ya transistor.
  • Argon (AR): Kama inert gesi, Argon hutumiwa katika mchakato unaoitwa sputtering, ambapo hutumiwa kulipua nyenzo za lengo, kugonga atomi ambazo kisha huweka kwenye wafer. Pia hutumiwa kuunda plasma katika wengi etch michakato.

• Gesi maalum: Hizi ni ngumu, mara nyingi ni hatari, na gesi zenye uhandisi zinazotumika kwa hatua maalum za mchakato. Ni viungo "hai".

  • Etchants: Gesi kama klorini (CL₂) na bromide ya hidrojeni (HBR) hutumiwa kuchonga kwa usahihi au etch mifumo ndani ya tabaka za wafer.
  • Dopants: Gesi kama vile arsine (ash₃) na phosphine (ph₃) hutumiwa kwa kukusudia kuanzisha maalum uchafu ndani ya Silicon Kubadilisha mali yake ya umeme, ambayo ni jinsi transistors zinavyodhibitiwa.
  • Gesi za uwekaji: Silane (Sih₄) ni mfano wa kawaida, unaotumika kama chanzo cha Silicon kuweka filamu nyembamba.

Kwa afisa wa ununuzi kama Marko, ni muhimu kujua kwamba wakati gesi hizi zote ni tofauti, zinashiriki hitaji moja la kawaida: uliokithiri usafi.

Je! Unaweza kuelezea uwekaji na kuweka kwa maneno rahisi?

Uzalishaji wa semiconductor inajumuisha mamia ya hatua, lakini nyingi ni tofauti za michakato miwili ya msingi: uwekaji na etch. Kuelewa haya kwa maneno rahisi ni muhimu kuelewa jukumu la gesi.

1. Kuweka: Kuunda tabaka
Fikiria uwekaji Kama uchoraji wa dawa na molekuli. Lengo ni kuongeza safu nyembamba-nyembamba, sawa kabisa ya nyenzo kwenye Silicon Wafer.

• Mchakato: Mchakato gesi (Kama Silane) imechanganywa na a gesi ya kubeba (kama Nitrojeni au haidrojeni). Hii gesi Mchanganyiko huletwa ndani ya chumba kilicho na wafer. A Mmenyuko wa kemikali husababishwa, mara nyingi na joto au a plasma, na kusababisha molekuli "kutoa" nje ya gesi na kuunda dhabiti Filamu nyembamba juu ya waferuso.
• Kwa nini Usafi ni muhimu: Ikiwa kuna uchafu chembe katika gesi Mkondo, ni kama sehemu ya vumbi inayoingia kwenye rangi yako ya kunyunyizia dawa. Itaingizwa kwenye safu mpya, na kuunda muundo kasoro. Ikiwa kuna isiyohitajika gesi molekuli, inaweza kuguswa vibaya, kubadilisha muundo wa kemikali na mali ya umeme ya safu.

2. Kuweka: kuchonga mizunguko
Baada ya kujenga safu, unahitaji kuchonga muundo wa mzunguko ndani yake. Etch ni mchakato wa kuondoa nyenzo kwa hiari.

• Mchakato: The wafer imefungwa na nyenzo nyeti nyepesi inayoitwa mpiga picha. Mfano unakadiriwa ndani yake (kama stencil). Maeneo yaliyofunuliwa basi ni magumu. wafer kisha huwekwa kwenye chumba kilichojazwa na etchant gesi (kama kiwanja kinachotokana na fluorine). Hii gesi imewezeshwa ndani ya a plasma Jimbo, na kuifanya kuwa tendaji sana. plasma bomu wafer, kwa kemikali kula nyenzo tu katika maeneo ambayo hayalindwa na stencil.
• Kwa nini Usafi ni muhimu: Uchafu katika gesi Inatumika kwa etching inaweza kubadilisha kiwango cha athari. Hii inaweza kusababisha mizunguko kuchonga sana, nyembamba sana, au sivyo. Chuma chembe uchafu inaweza hata kuzuia etch Mchakato katika eneo moja ndogo, ukiacha "chapisho" la nyenzo zisizohitajika ambazo hufupisha mzunguko.

Je! Usafi wa gesi ya juu hupimwaje na kudumishwa?

Katika Sekta ya Semiconductor ya Ulimwenguni, Vipimo vya usafi wa kawaida kama "asilimia" havina maana. Tunashughulika uchafuzi kwa kiwango ambacho ni ngumu kuelewa. Usafi hupimwa sehemu kwa trilioni (ppt). Hii inamaanisha kwa kila trilioni gesi Molekuli, kunaweza kuwa na molekuli moja au mbili tu za uchafu.

Ili kufikia na kuthibitisha kiwango hiki cha Usafi wa gesi, mfumo wa kisasa wa utakaso wa gesi na uchambuzi unahitajika.

Katika kiwanda chetu, hatujazalisha tu gesi; Tunaishi na kupumua Udhibiti wa ubora. usambazaji wa gesi mnyororo kwa a semiconductor FAB inajumuisha utakaso maalum uliowekwa kulia katika hatua ya matumizi. Kwa kuongezea, juu Uchambuzi wa gesi zana hutumiwa Ufuatiliaji wa wakati halisi. Mbinu kama shinikizo la atmospheric ionization misa Spectrometry (APIMS) inaweza kufanya Ugunduzi wa uchafu chini kwa kiwango cha sehemu-trilioni, kuhakikisha gesi ya uhp (Usafi wa hali ya juu) Kuingia kwenye zana ya mchakato ni kamili.

Ni nini hufanya muuzaji wa gesi ya hali ya juu kuwa ya kuaminika?

Kwa kichwa cha ununuzi kama Marko, ambaye amepata uchungu wa kucheleweshwa kwa usafirishaji na vyeti vya ulaghai, kuegemea ni kila kitu. Katika ulimwengu wa Semiconductor ya hali ya juu Gesi, kuegemea hukaa kwenye nguzo tatu: msimamo wa uzalishaji, uhakikisho wa ubora, na utaalam wa vifaa.

1. Msimamo wa uzalishaji: Mtoaji wa kuaminika lazima awe na uwezo wa uzalishaji wa nguvu na wa kupungua. Mistari saba ya uzalishaji wa kiwanda chetu, kwa mfano, hakikisha kuwa tunaweza kukidhi mahitaji makubwa Na kwamba shida kwenye mstari mmoja haisimami mazao yetu yote. Hii inapunguza hatari ya usumbufu wa usambazaji ambao unaweza kufunga dola bilioni nyingi semiconductor kitambaa.
2. Uhakikisho wa ubora unaoweza kuthibitishwa: Haitoshi kudai unayo gesi ya usafi wa juu. Lazima uweze kudhibitisha. Hii inamaanisha kuwekeza katika vifaa vya uchambuzi wa hali ya juu Ugunduzi wa uchafu. Inamaanisha pia kutoa vyeti vya uwazi, vinavyoweza kupatikana vya uchambuzi (COA) na kila usafirishaji. Udanganyifu wa cheti ni juu ya kujenga uhusiano wa muda mrefu kulingana na uaminifu na data inayothibitishwa.
3. Utaalam wa vifaa: Kupata gesi ya kutu Au kioevu cha cryogenic kutoka China kwenda USA sio rahisi. Inahitaji vyombo maalum, maarifa ya kanuni za usafirishaji wa kimataifa, na mipango ya kina ili kuzuia ucheleweshaji. Mtoaji wa kuaminika anaelewa hii sio tu kusafirisha sanduku; Inasimamia sehemu muhimu ya ulimwengu semiconductor mnyororo wa usambazaji.

Kuna tofauti gani kati ya gesi ya wingi na gesi maalum?

Kuelewa tofauti kati ya gesi ya wingi na Gesi maalum ni muhimu kwa mtu yeyote anayehusika katika kupata msaada kwa Sekta ya Semiconductor. Wakati wote wanahitaji sana usafi, kiwango chao, utunzaji, na matumizi ni tofauti sana.

Gesi nyingi, kama Gesi maalum za usafi wa hali ya juu, rejelea Gesi kama nitrojeni, oksijeni, argon, na haidrojeni. Ni msingi wa mazingira ya Fab. Neno "wingi" linamaanisha idadi kubwa inayotumika. Gesi hizi mara nyingi hutolewa kwenye tovuti au karibu na kutolewa kupitia bomba zilizojitolea moja kwa moja kwa mfumo wa usambazaji wa ndani wa Fab. Changamoto kuu hapa zinatunza usafi juu ya mitandao kubwa ya usambazaji na kuhakikisha usambazaji usioingiliwa, wa kiwango cha juu.

Gesi maalum (au gesi ya elektroniki) inahusu jamii pana ya gesi za kawaida, tendaji, au hatari zinazotumiwa kwa idadi ndogo kwa hatua maalum za mchakato kama etching na uwekaji. Mfano ni pamoja na Silane, Amonia, Boron trichloride, na nitrojeni trifluoride. Hizi huwasilishwa katika mitungi ya shinikizo kubwa. Changamoto na Gesi maalum ni usalama uliokithiri katika utunzaji, kuhakikisha umoja kamili wa mchanganyiko wa gesi, na kuzuia athari zozote za kemikali ndani ya silinda ambayo inaweza kuathiri Ubora wa gesi.

Je! Mahitaji ya gesi ya semiconductor ya hali ya juu inajitokezaje?

The Sekta ya Semiconductor Kamwe haisimama. Sheria ya Moore, uchunguzi kwamba idadi ya transistors kwenye chip inaongezeka mara mbili kila miaka miwili, inaendelea kushinikiza mipaka ya fizikia. Kadiri transistors zinavyopungua, huwa nyeti zaidi kwa uchafuzi. A saizi ya chembe Hiyo ilikubalika miaka mitano iliyopita ni "muuaji kasoro"Leo.

Hifadhi hii isiyo na mwisho ya chips ndogo na zenye nguvu zaidi inamaanisha mahitaji ya viwango vya juu zaidi vya Usafi wa gesi inakua. Tunahama kutoka ulimwengu ambao sehemu-kwa-bilioni ilikuwa kiwango cha dhahabu hadi moja ambapo sehemu-kwa-trilioni ni mahitaji ya chini ya kuingia kwa Semiconductor ya hali ya juu node. Kwa kuongezea, vifaa vipya na usanifu wa chip, kama 3D NAND na lango-pande zote (GAA) transistors, zinahitaji kwingineko mpya kabisa ya Gesi ya kizazi kijacho mchanganyiko na watangulizi. Kama Watengenezaji wa gesi, tuko katika mbio za uvumbuzi za kila wakati, tukitengeneza teknolojia mpya za utakaso na njia za uchambuzi ili kushika kasi na Sekta ya Semiconductor ya Ulimwenguni.

Kama mnunuzi, ni udhibitisho gani wa ubora?

Kuhamia ulimwengu wa wauzaji inaweza kuwa ngumu, haswa wakati wa kushughulika na bidhaa za kiufundi. Uthibitisho hutoa uthibitisho muhimu, wa tatu wa uwezo wa muuzaji na kujitolea kwa ubora. Wakati wa kupata Gesi za hali ya juu kwa Sekta ya Semiconductor, hapa kuna mambo machache ya kutafuta:

• ISO 9001: Hii ni udhibitisho wa msingi kwa mifumo ya usimamizi bora. Inaonyesha kuwa muuzaji ana michakato iliyoelezewa vizuri na inayoweza kurudiwa kwa uzalishaji, ukaguzi, na utoaji.
• ISO/IEC 17025: Hii ni muhimu. Ni kiwango cha uwezo wa upimaji na maabara ya hesabu. Mtoaji aliye na udhibitisho huu amethibitisha kuwa maabara yao ya ndani-ile inayozalisha cheti chako cha uchambuzi-ni sahihi na ya kuaminika.
• Uchambuzi unaoweza kupatikana: Daima mahitaji ya Cheti cha Uchambuzi (COA) kwa kila silinda moja au kundi. Cheti hiki kinapaswa kuelezea kiwango halisi cha muhimu uchafu katika gesi, kipimo na njia maalum za uchambuzi kama Chromatografia ya gesi au spectrometry ya molekuli.

Kama kiongozi anayeamua kama Marko, chombo chako bora ni kuuliza maswali ya uchunguzi. Usiulize tu "Je! Hii ni gesi safi? "Uliza" unathibitishaje kuwa ni safi? Nionyeshe udhibitisho wa maabara yako. Fafanua mchakato wako wa kuhakikisha msimamo thabiti-kwa-lot. "Mtaalam wa kweli na mwenzi wa kuaminika atakaribisha maswali haya na kuwa na majibu ya ujasiri, ya uwazi.

Njia muhimu za kuchukua

• Gesi ni zana: Katika Semiconductor Viwanda, gesi sio vifaa tu; ni zana za usahihi zinazotumiwa kujenga na kuchonga mizunguko ya microscopic kwenye a Silicon Wafer.
• Usafi ni kila kitu: Kiwango cha Viwanda vya Chip ni ndogo sana kwamba moja isiyohitajika chembe au uchafu Molekuli inaweza kuharibu chip, kutengeneza Usafi wa hali ya juu hitaji lisiloweza kujadiliwa.
• Mazao ni lengo: Athari ya msingi ya uchafuzi wa gesi ni kupunguzwa kwa utengenezaji mavuno, ambayo hutafsiri moja kwa moja kwa mamilioni ya dola katika mapato yaliyopotea kwa Semiconductor Fabs.
• Michakato kuu mbili: Hatua nyingi katika kutengeneza chip zinahusisha ama uwekaji (tabaka za ujenzi) au etch (mifumo ya kuchonga), zote mbili zinategemea kabisa athari sahihi za kemikali za gesi safi.
• Kuegemea ni muhimu: Muuzaji anayeaminika katika Gesi ya Semiconductor Soko lazima ionyeshe uthabiti wa uzalishaji, uhakikisho wa ubora unaothibitishwa kupitia maabara iliyothibitishwa, na usimamizi wa vifaa vya wataalam.
• Baadaye ni safi: Kama semiconductors inavyozidi kuongezeka, mahitaji ya viwango vya juu zaidi vya Usafi wa gesi (chini ya sehemu-kwa-trilioni) itaendelea kukua tu.