Ulimwengu wa kisasa unatumia chips. Kuanzia simu mahiri mfukoni mwako hadi mifumo ya mwongozo katika uhandisi wa anga, midogo kifaa cha semiconductor ndiye shujaa asiyeimbwa wa zama za kidijitali. Lakini ni shujaa gani nyuma ya shujaa? Ni ulimwengu usioonekana, mara nyingi tete wa gesi maalum. Hasa, kemia ya florini ina jukumu muhimu katika Semiconductor Viwanda mchakato ambao hauwezi kubadilishwa.

Ikiwa unasimamia msururu wa usambazaji au unasimamia ubora wa bidhaa katika a semiconductor foundry, unajua kuwa ukingo wa makosa ni sifuri. Mwiba mmoja wa unyevu au chembe ndogo ndogo inaweza kuharibu uzalishaji wa mamilioni ya dola. Nakala hii inaingia ndani zaidi katika jukumu la iliyo na florini gesi—kwa nini tunazitumia, kemia mahususi inayozifanya zifae, na umuhimu muhimu wa uthabiti na usafi wa mnyororo wa ugavi. Tutachunguza jinsi hizi Gesi za hali ya juu hutumika katika etch na hatua za uwekaji, na kwa nini kuzipata kutoka kwa mshirika anayeaminika ni uamuzi muhimu zaidi unaoweza kufanya mwaka huu.

Kwa nini tasnia ya semiconductor inategemea sana gesi zenye florini?

Ili kuelewa Sekta ya Semiconductor, lazima uangalie jedwali la mara kwa mara. Silicon ni turuba, lakini Fluorine ni brashi. The Utengenezaji wa semiconductor mchakato unahusisha tabaka za ujenzi wa nyenzo na kisha kuziondoa kwa hiari ili kuunda mizunguko. Utaratibu huu wa kuondolewa unaitwa etching.

Fluorine ni kipengele cha umeme zaidi. Kwa maneno rahisi, ni njaa sana ya elektroni. Tunapotambulisha gesi ya florini au misombo ya florini ndani ya chumba cha plasma, atomi za florini huguswa kwa ukali na silicon na dioksidi ya silicon. Mmenyuko huu wa kemikali hugeuza silikoni dhabiti kuwa gesi tete (kama vile silikoni tetrafluoride) ambazo zinaweza kusukumwa kwa urahisi. Bila utendakazi huu wa kemikali, hatukuweza kuunda mitaro ndogo sana na mashimo ya mguso yanayohitajika kwa kisasa vifaa vya elektroniki.

Katika utengenezaji wa kiwango cha juu, kasi na usahihi ndio kila kitu. Gesi zenye florini toa viwango vya hali ya juu vinavyohitajika ili kuweka uboreshaji, huku pia ukitoa uteuzi wa kukata nyenzo moja bila kuharibu safu iliyo chini yake. Ni tendo nyeti la kusawazisha la kemia na fizikia.

Ni nini hufanya kemia ya florini kuwa ya kipekee kwa uwekaji wa usahihi wa hali ya juu?

Unaweza kuuliza, kwa nini usitumie klorini au bromini? Tunafanya, kwa tabaka fulani. Hata hivyo, kemia ya florini inatoa faida ya kipekee wakati wa kuweka vifaa vya msingi wa silicon. Uhusiano kati ya silikoni na florini ni nguvu sana. Wakati iliyo na florini plasma hupiga kaki, mmenyuko ni wa ajabu na wa hiari.

Uchawi hutokea katika plasma. Katika a Mchakato wa Semiconductor chumba, tunatumia nishati ya juu kwa gesi dhabiti kama vile Carbon Tetrafluoride (CF4) au Sulfur Hexafluoride (SF6). Hii hutenganisha gesi, ikitoa tendaji Fluorine wenye itikadi kali. Radicals hizi hushambulia uso wa wafer.

"Usahihi wa etch inafafanua utendaji wa chip. Ikiwa usafi wako wa gesi unabadilika, kiwango chako cha etch kinabadilika, na mavuno yako huanguka."

Hii inasababisha dhana ya anisotropic etching-kukata moja kwa moja bila kula kando. Kwa kuchanganya Fluorine na nyingine mchakato wa gesi, wahandisi wanaweza kudhibiti wasifu wa mfereji kikamilifu. Uwezo huu ni muhimu tunaposogea hadi kwenye vifundo vidogo (7nm, 5nm, na chini), ambapo hata nanomita ya kupotoka haifaulu.

Gesi katika utengenezaji wa semiconductor huendeshaje michakato ya hali ya juu?

Michakato ya etch ni zana za uchongaji wa vitambaa. Kuna aina mbili kuu: etch mvua (kwa kutumia kemikali kioevu kama floridi hidrojeni) na etch kavu (kwa kutumia plasma). Kisasa Semiconductor ya hali ya juu nodi hutegemea karibu uwekaji wa plasma kavu kwa sababu ni sahihi zaidi.

Katika kawaida etching ya plasma mlolongo, a gesi ya florini inatambulishwa. Hebu tuangalie aina mbalimbali zinazotumiwa:

• Tetrafluoride ya Kaboni (CF4): Farasi wa kazi kwa etching ya oksidi.
• Octafluorocyclobutane (C4F8): Inatumika kuweka safu ya polima kwenye kuta za kando za mtaro, kuzilinda huku sehemu ya chini ikiwa imechorwa zaidi.
• Hexafluoride ya Sulfuri (SF6): Inajulikana kwa viwango vya haraka vya kuweka silicon.

Mwingiliano kati ya plasma na substrate ni changamano. Inahusisha kulipuliwa kwa ioni na mmenyuko wa kemikali na radicals. The vifaa vya utengenezaji wa semiconductor lazima udhibiti kikamilifu mtiririko, shinikizo, na mchanganyiko wa gesi hizi. Ikiwa Gesi maalum ina uchafu kama vile unyevu, inaweza kutengeneza asidi hidrofloriki ndani ya njia za kujifungua au chemba, na kusababisha kutu na kasoro za chembe.

Kwa nini Nitrogen Trifluoride ni mfalme wa maombi ya kusafisha chumba?

Wakati etching na kusafisha kwenda pamoja, kusafisha vifaa vya utengenezaji ni muhimu kama vile usindikaji wa kaki. Wakati Uwekaji wa mvuke wa kemikali (CVD), nyenzo kama silicon au tungsten huwekwa kwenye kaki. Hata hivyo, nyenzo hizi pia hufunika kuta za chumba. Ikiwa mabaki haya yanaongezeka, hupunguka na kuanguka kwenye wafers, na kusababisha kasoro.

Ingiza Nitrojeni Trifluoride (NF3).

Miaka iliyopita, tasnia ilitumia chafu ya fluorinated gesi kama C2F6 kwa kusafisha chumba. Walakini, NF3 imekuwa kiwango cha taratibu za kusafisha chumba kwa sababu ya ufanisi wake wa juu. Inapovunjwa katika chanzo cha plasma ya mbali, NF3 hutoa kiasi kikubwa cha atomi za florini. Atomu hizi husafisha kuta za chemba, na kugeuza mabaki thabiti kuwa gesi ambayo hutolewa nje.

Nitrojeni trifluoride inapendekezwa kwa sababu ina kiwango cha juu cha utumiaji (zaidi ya gesi inatumika) na uzalishaji mdogo ikilinganishwa na zamani. mawakala wa kusafisha. Kwa msimamizi wa kituo, hii inamaanisha kuwa kuna wakati mdogo wa matengenezo na upitishaji wa haraka.

Ni misombo gani ya florini ni muhimu kwa utengenezaji wa kiwango cha juu?

The mnyororo wa usambazaji wa semiconductor hutegemea kikapu maalum gesi zenye florini. Kila moja ina "mapishi" au programu maalum. Saa Jiangsu Huazhong Gesi, tunaona mahitaji makubwa ya yafuatayo:

Hizi misombo ya florini ni damu ya maisha utengenezaji wa kiwango cha juu. Bila mkondo wa kutosha wa haya gesi katika semiconductor uzalishaji, mistari kuacha. Ni rahisi hivyo. Hii ndiyo sababu wasimamizi wa ununuzi kama Eric Miller wanafuatilia kila mara mnyororo wa usambazaji kwa usumbufu.

Kwa nini gesi za usafi wa juu ni uti wa mgongo wa mavuno ya semiconductor?

Siwezi kusisitiza hili vya kutosha: Usafi ni kila kitu.

Tunapozungumza Gesi za hali ya juu, hatuzungumzii "daraja la viwanda" linalotumiwa kwa kulehemu. Tunazungumza juu ya usafi wa 5N (99.999%) au 6N (99.9999%).

Kwa nini? Kwa sababu a kifaa cha semiconductor ina vipengele vilivyopimwa katika nanomita. Molekuli moja ya uchafu wa chuma au kiasi kidogo cha unyevu (H2O) inaweza kusababisha mzunguko mfupi au kuzuia safu kuambatana.

• Unyevu: Humenyuka na Fluorine kuunda HF, ambayo huharibu mfumo wa utoaji wa gesi.
• Oksijeni: Huoksidisha silicon bila kudhibitiwa.
• Metali Nzito: Kuharibu mali ya umeme ya transistor.

Kama muuzaji, kazi yetu ni kuhakikisha kwamba Xenon ya hali ya juu au Oksidi ya Nitrous ya Daraja la Elektroniki kupokea hukutana kali Viwango vya Viwanda. Tunatumia kromatografia ya juu ya gesi kugundua Fuatilia uchafu chini hadi sehemu kwa bilioni (ppb). Kwa mnunuzi, kuona Cheti cha Uchambuzi (COA) sio karatasi tu; ni dhamana kwamba wao Utengenezaji wa semiconductor haitakabiliwa na ajali mbaya ya mavuno.

Je, tasnia inasimamia vipi uzalishaji wa gesi chafuzi na GWP?

Kuna tembo katika chumba: mazingira. Nyingi gesi za florini kuwa na juu Uwezo wa Kuongeza Joto Ulimwenguni (GWP). Kwa mfano, Sulfuri hexafluoride (SF6) ni mojawapo ya wengi gesi chafu zenye nguvu inayojulikana kwa mwanadamu, na GWP maelfu ya mara ya juu kuliko CO2.

The tasnia ya utengenezaji wa semiconductor iko chini ya shinikizo kubwa ili kupunguza kiwango chake cha kaboni. Hii imesababisha mabadiliko makubwa mawili:

1. Kupunguza: Vitambaa wanaweka "sanduku za kuchoma" kubwa au visusu kwenye njia zao za kutolea nje. Mifumo hii huvunja ambayo haijashughulikiwa gesi chafu kabla haijatolewa angani.
2. Ubadilishaji: Watafiti wanatafuta njia mbadala etch gesi zilizo na GWP ya chini. Hata hivyo, kupata molekuli inayofanya kazi vizuri na C4F8 au SF6 bila athari za kimazingira ni vigumu kemikali.

Nitrojeni trifluoride ilikuwa hatua katika mwelekeo sahihi wa kusafisha kwa sababu huharibika kwa urahisi zaidi kuliko PFC za zamani, na kusababisha kupungua kwa jumla utoaji ikiwa mifumo ya kupunguzwa inafanya kazi kwa usahihi. Kupunguza Uzalishaji wa gesi chafu sio tena hoja ya PR; ni hitaji la udhibiti katika EU na Marekani.

Je, mnyororo wa usambazaji wa semiconductor unaweza kukabiliwa na uhaba wa gesi maalum?

Ikiwa miaka michache iliyopita imetufundisha chochote, ni kwamba mnyororo wa usambazaji ni tete. Watengenezaji wa semiconductor wamekumbana na uhaba wa kila kitu kuanzia neon hadi fluoropolima.

Ugavi wa gesi ya florini na derivatives yake inategemea uchimbaji wa fluorspar (calcium fluoride). China ni chanzo kikuu cha kimataifa cha malighafi hii. Wakati mivutano ya kijiografia na kisiasa inapoibuka au njia za upangaji kuziba, upatikanaji wa hizi muhimu mchakato wa gesi kushuka, na bei zinapanda sana.

Kwa mnunuzi kama Eric, hofu ya "Force Majeure" ni ya kweli. Ili kukabiliana na hili, makampuni ya ufahamu yanabadilisha wasambazaji wao. Wanatafuta washirika ambao wanamiliki zao iso-tanki na wameanzisha mitandao ya vifaa. Kuegemea katika vifaa ni muhimu kama vile usafi wa gesi. Unaweza kuwa na safi zaidi gesi C4F8 duniani, lakini ikiwa imekwama kwenye bandari, haina maana kitambaa.

Je! ni itifaki gani za usalama za kushughulikia Fluoridi ya hidrojeni na vifaa vingine vya sumu?

Usalama ndio msingi wa tasnia yetu. Nyingi iliyo na florini gesi ni aidha sumu, asphyxiants, au tendaji sana. Fluoridi ya hidrojeni (HF), ambayo hutumiwa mara nyingi kwenye chembe chenye unyevu au inayotolewa kama bidhaa, ni hatari sana. Inapenya ngozi na kushambulia muundo wa mfupa.

Kushughulikia nyenzo hizi kunahitaji mafunzo ya ukali na vifaa maalum.

• Mitungi: Lazima iwe imeidhinishwa na DOT/ISO na kukaguliwa mara kwa mara ili kubaini ulikaji wa ndani.
• Valves: Vipu vya diaphragm hutumiwa kuzuia kuvuja.
• Sensorer: Vitambaa vya semiconductor zimefunikwa katika vitambuzi vya kugundua gesi ambavyo huanzisha kengele wakati uvujaji mdogo.

Tunapojaza silinda na Oksidi ya Nitrous ya Daraja la Elektroniki au neno lenye sumu, tunalichukulia kama silaha iliyopakiwa. Tunahakikisha kuwa silinda imeng'olewa kwa ndani ili kuzuia chembechembe na kwamba vali imefungwa na kufungwa. Kwa wateja wetu, kujua kwamba gesi ya kubeba au etchant inafika katika vifungashio salama, vinavyotii ni ahueni kubwa.

Ni nini kinakuja kwa nyenzo zinazotumiwa katika mchakato wa utengenezaji wa semiconductor?

The Uzalishaji wa semiconductor ramani ya barabara ni fujo. Huku chip zikihamia kwenye miundo ya 3D kama vile transistors za Gate-All-Around (GAA), utata wa etching na kusafisha huongezeka. Tunaona mahitaji ya kigeni zaidi gesi ya florini mchanganyiko unaoweza kutoboa mashimo yenye kina kirefu na nyembamba kwa usahihi wa atomiki.

Uwekaji wa Tabaka la Atomiki (ALE) ni mbinu inayojitokeza inayoondoa nyenzo safu moja ya atomiki kwa wakati mmoja. Hii inahitaji dosing sahihi sana ya Gesi tendaji. Zaidi ya hayo, kushinikiza kwa utengenezaji wa "kijani" kunaweza kusababisha kupitishwa kwa mpya kemia ya florini ambayo inatoa utendaji sawa na chini GWP.

Wakati ujao ni wa wale ambao wanaweza kuvumbua katika usanisi wa gesi na utakaso. Kama vifaa vya semiconductor kubadilika, gesi zinazotumiwa kuziunda lazima zibadilike pia.

Njia muhimu za kuchukua

• Fluorine ni muhimu: Kemia ya fluorine ndio kuwezesha ufunguo etch na safi hatua ndani Semiconductor Viwanda.
• Usafi ni Mfalme: Usafi wa hali ya juu (6N) haiwezi kujadiliwa ili kuzuia kasoro na kuhakikisha utulivu wa mchakato.
• Aina mbalimbali za gesi: Gesi tofauti kama CF4, SF6, na Nitrojeni trifluoride kutumikia majukumu maalum katika Uundaji.
• Athari kwa Mazingira: Kusimamia Uzalishaji wa gesi chafu na kupungua ni changamoto kubwa ya tasnia.
• Usalama wa Ugavi: Imara mnyororo wa usambazaji na washirika wanaoaminika ni muhimu ili kuepuka kusimamishwa kwa uzalishaji.

Katika Jiangsu Huazhong Gas, tunaelewa changamoto hizi kwa sababu tunaziishi kila siku. Kama unahitaji Usafi wa hali ya juu Xenon kwa mchakato wako mpya kabisa au uwasilishaji unaotegemewa wa gesi za kawaida za viwandani, tuko hapa kusaidia teknolojia inayounda siku zijazo.