Sa mundo ng modernong teknolohiya, ang Semiconductor ay hari. Ang mga maliliit, masalimuot na chips ay nagbibigay lakas sa lahat mula sa aming mga smartphone hanggang sa aming mga kotse at mga data center na nagpapatakbo sa Internet. Ngunit ano ang kapangyarihan ng paglikha ng mga chips na ito? Ang sagot, nakakagulat, ay gas. Hindi lang gas, ngunit Mga gas na may mataas na kadalisayan ng hindi maisip na kalinisan. Bilang Allen, ang may -ari ng isang pabrika na may pitong linya ng produksyon na dalubhasa sa mga gas na pang -industriya, nakita ko mismo kung paano nag -skyrock ang demand para sa kadalisayan. Ang artikulong ito ay para sa mga pinuno ng negosyo tulad ni Mark Shen, na nasa unahan ng gas supply chain. Naiintindihan mo ang kalidad at presyo, ngunit upang tunay na mamuno sa merkado na ito, kailangan mong maunawaan ang bakit. Sasagutin namin ang kumplikadong mundo ng Paggawa ng Semiconductor, nagpapaliwanag sa mga simpleng termino kung bakit ang isang solong naliligaw maliit na butil sa a gas Ang stream ay maaaring gastos ng isang milyon -milyong pabrika. Ito ang iyong gabay sa pagsasalita ng wika ng Industriya ng Semiconductor at pagiging isang kailangang -kailangan na kasosyo.

Ano ang papel na ginagampanan ng gas sa paggawa ng isang semiconductor chip?

Sa core nito, Paggawa ng Semiconductor ay isang proseso ng pagbuo ng mikroskopiko, multi-layered na mga de-koryenteng circuit sa isang manipis na disc ng silikon, kilala bilang a wafer. Isipin na sinusubukan na bumuo ng isang skyscraper ang laki ng isang selyo ng selyo, na may bilyun -bilyong mga silid at pasilyo. Iyon ang scale na pinag -uusapan natin. Upang makamit ito, hindi ka maaaring gumamit ng mga pisikal na tool. Sa halip, ang buong Proseso ng Paggawa umaasa sa isang serye ng tumpak na mga reaksyon ng kemikal, at ang pangunahing sasakyan para sa mga reaksyon na ito ay gas.

Ang mga gas ay kumikilos bilang hindi nakikita na mga kamay na nagtatayo ng mga circuit na ito. Gumagawa sila ng maraming mga kritikal na trabaho. Ang ilan, tulad ng Nitrogen, lumikha ng isang perpektong malinis at matatag na kapaligiran, na pumipigil sa mga hindi kanais -nais na reaksyon. Ang iba, na kilala bilang mga proseso ng gas, ay ang aktwal na mga bloke ng gusali o ang mga tool sa larawang inukit. Halimbawa, isang tiyak uri ng gas maaaring magamit upang magdeposito ng isang mikroskopikong layer ng conductive material, habang ang isa pa gas ay ginagamit upang tumpak etch malayo sa materyal upang makabuo ng isang landas ng circuit. Ang bawat solong hakbang, mula sa paglilinis ng wafer sa pagbuo ng pangwakas na mga transistor, nagsasangkot ng isang tiyak gas o pinaghalong mga gas. Ang katumpakan ng daloy ng gas at ang kemikal na komposisyon nito ay direktang nagdidikta sa tagumpay ng paggawa ng chip proseso

Bakit napakahalaga ng kadalisayan sa pagmamanupaktura ng semiconductor?

Sa ating pang -araw -araw na buhay, isang maliit na alikabok o polusyon ng hangin ay walang malaking pakikitungo. Ngunit sa loob ng a Semiconductor Fabrication Plant, o "Fab," ito ay isang sakuna. Ang mga sangkap na itinayo sa a silikon wafer ay madalas na sinusukat sa mga nanometer - bilyon ng isang metro. Upang mailagay iyon sa pananaw, ang isang solong buhok ng tao ay halos 75,000 nanometer ang lapad. Isang maliit na alikabok maliit na butil Hindi mo rin makita ay isang higanteng malaking bato sa mundo ng Semiconductor katha.

Ito ang dahilan kung bakit kadalisayan ay ang nag -iisang pinakamahalagang katangian ng mga gas ginamit sa semiconductor produksiyon. Anumang hindi kanais -nais na molekula - kung ito ay isang naliligaw na molekula ng tubig, isang maliit na metal maliit na butil, o iba gas Ang molekula - ay itinuturing na isang karumihan. Ito kontaminasyon maaaring ganap na makagambala sa maselan reaksyon ng kemikal nagaganap sa waferAng ibabaw. Isang solong karumihan maaaring harangan ang isang circuit mula sa pagbuo, maging sanhi ng isang maikling circuit, o baguhin ang Mga de -koryenteng katangian ng semiconductor materyal. Kasi isang solong wafer Maaaring maglaman ng daan -daang o libu -libong mga indibidwal na chips, ang isang maliit na pagkakamali ay maaaring humantong sa isang napakalaking pagkawala ng pananalapi. Ang buong proseso ay hinihingi ang Pinakamataas na antas ng kadalisayan upang magtrabaho sa lahat.

Paano ang mga impurities sa gases wreck semiconductor production?

Kapag isang karumihan ay naroroon sa isang proseso gas, maaari itong maging sanhi ng isang "killer depekto. "Ito ay hindi lamang isang maliit na kapintasan; ito ay a depekto na nagbibigay ng buong microchip sa seksyong iyon ng wafer walang silbi. Tingnan natin kung paano ito nangyayari. Sa panahon ng Pag -aalis phase, kung saan ang mga manipis na pelikula ay itinatayo layer sa pamamagitan ng layer, isang hindi ginustong maliit na butil maaaring makarating sa ibabaw. Kapag ang susunod na layer ay idineposito sa itaas, lumilikha ito ng isang mikroskopikong paga o walang bisa. Ang kapintasan na ito ay maaaring masira ang koneksyon sa koryente o lumikha ng isang hindi sinasadya, na epektibong sinisira ang transistor na itinayo.

Ang mga kahihinatnan nito ay nagwawasak sa ilalim na linya ng isang tela. Ang pangunahing sukatan para sa tagumpay sa a Semiconductor Ang Fab ay "ani" - ang porsyento ng mga nagtatrabaho chips na ginawa mula sa isang solong wafer. Kahit isang maliit na patak sa ani, mula sa 95% hanggang 90%, ay maaaring kumatawan ng milyun -milyong dolyar sa nawalang kita. Mga impurities sa gas ay isang direktang sanhi ng nabawasan ani. Ito ang dahilan kung bakit Mga tagagawa ng Semiconductor ay nahuhumaling sa kadalisayan ng gas. Kailangan nilang maging tiyak na ang gas Ang pagpasok ng kanilang mga tool na multi-bilyong dolyar ay ganap na libre mula sa anumang kontaminado Iyon ay maaaring i -derail ang Proseso ng katha ng Semiconductor. Ito ay isang laro ng mikroskopikong katumpakan kung saan mayroong zero room para sa error.

Ano ang mga pangunahing gas na ginagamit sa katha ng semiconductor?

Ang saklaw ng mga gas na ginamit sa Industriya ng Semiconductor Malawak, ngunit sa pangkalahatan ay nahuhulog sila sa dalawang kategorya: mga bulk na gas at mga specialty gas.

• Mga Bulk Gases: Ginagamit ang mga ito sa napakalaking dami at bumubuo ng pundasyon ng kapaligiran sa pagmamanupaktura.

  • Nitrogen (n₂): Ito ang workhorse. Ultra-high kadalisayan Nitrogen ay ginagamit upang lumikha ng isang inert na "kapaligiran" sa loob ng mga tool ng katha. Ito ay naglilinis ng oxygen, kahalumigmigan, at iba pang mga partikulo, na pumipigil sa hindi kanais -nais na oksihenasyon o kontaminasyon ng wafer.
  • Hydrogen (H₂): Madalas na ginagamit sa pagsasama sa iba pang mga gas, hydrogen ay mahalaga para sa tiyak Pag -aalis mga proseso at para sa paglikha ng lubos na tiyak na mga kemikal na kapaligiran na kinakailangan upang makabuo ng mga istruktura ng transistor.
  • Argon (AR): Bilang isang inert gas, Ang argon ay ginagamit sa isang proseso na tinatawag na sputtering, kung saan ginagamit ito upang ibomba ang isang target na materyal, na kumakatok ng mga atoms na pagkatapos ay magdeposito sa wafer. Ginagamit din ito upang lumikha ng Plasma sa marami etch mga proseso.

• Specialty Gases: Ang mga ito ay kumplikado, madalas na mapanganib, at mataas na inhinyero na mga gas na ginagamit para sa mga tiyak na hakbang sa proseso. Sila ang mga "aktibo" na sangkap.

  • Mga Etchant: Ang mga gas tulad ng klorin (CL₂) at hydrogen bromide (HBR) ay ginagamit upang tumpak na mag -ukit o etch mga pattern sa mga layer ng wafer.
  • Dopants: Ang mga gas tulad ng arsine (ash₃) at phosphine (ph₃) ay ginagamit upang sinasadyang ipakilala ang isang tiyak karumihan sa silikon Upang mabago ang mga de -koryenteng katangian nito, na kung paano kinokontrol ang mga transistor.
  • Mga gasolina: Ang Silane (Sih₄) ay isang klasikong halimbawa, na ginamit bilang pinagmulan ng silikon upang magdeposito ng mga manipis na pelikula.

Para sa isang opisyal ng pagkuha tulad ni Mark, mahalaga na malaman na habang ang lahat ng mga gas na ito ay naiiba, nagbabahagi sila ng isang karaniwang kinakailangan: Extreme kadalisayan.

Maaari mo bang ipaliwanag ang pag -aalis at pag -etching sa mga simpleng term?

Produksyon ng Semiconductor nagsasangkot ng daan -daang mga hakbang, ngunit ang karamihan sa mga ito ay mga pagkakaiba -iba ng dalawang pangunahing proseso: Pag -aalis at etch. Ang pag -unawa sa mga ito sa mga simpleng termino ay susi sa pag -unawa sa papel ng gas.

1. Pag -aalis: Pagbuo ng mga layer
Isipin mo Pag -aalis Tulad ng spray-painting na may mga molekula. Ang layunin ay upang magdagdag ng isang ultra-manipis, perpektong pantay na layer ng isang materyal sa Silicon wafer.

• Ang proseso: Isang proseso gas (tulad ng silane) ay halo -halong may a Carrier Gas (Tulad ng Nitrogen o hydrogen). Ito gas Ang pinaghalong ay pagkatapos ay ipinakilala sa isang silid na naglalaman ng wafer. A reaksyon ng kemikal ay na -trigger, madalas sa pamamagitan ng init o a Plasma, na nagiging sanhi ng mga molekula na "mag -ayos" sa labas ng gas at bumubuo ng isang solid Manipis na pelikula sa waferAng ibabaw.
• Bakit mahalaga ang kadalisayan: Kung mayroong isang kontaminado maliit na butil sa gas stream, ito ay tulad ng isang speck ng alikabok na pumapasok sa iyong spray pintura. Ito ay mai -embed sa bagong layer, na lumilikha ng isang istruktura depekto. Kung mayroong isang hindi kanais -nais gas Ang molekula, maaari itong umepekto nang hindi tama, binabago ang kemikal na pampaganda at mga de -koryenteng katangian ng layer.

2. Etching: Paglilikha ng mga circuit
Pagkatapos ng pagbuo ng isang layer, kailangan mong mag -ukit ng pattern ng circuit dito. Etch ay ang proseso ng pagpili ng pag -alis ng materyal.

• Ang proseso: Ang wafer ay pinahiran ng isang light-sensitive material na tinatawag na isang photoresist. Ang isang pattern ay inaasahan dito (tulad ng isang stencil). Ang mga nakalantad na lugar ay pagkatapos ay tumigas. Ang wafer pagkatapos ay inilalagay sa isang silid na puno ng isang etchant gas (tulad ng isang compound na batay sa fluorine). Ito gas ay pinalakas sa a Plasma estado, ginagawa itong lubos na reaktibo. Ang Plasma Bombard ang wafer, kemikal na kumakain ng materyal Lamang Sa mga lugar na hindi protektado ng stencil.
• Bakit mahalaga ang kadalisayan: Mga impurities sa mga gas Ginamit para sa etching ay maaaring baguhin ang rate ng reaksyon. Ito ay maaaring maging sanhi ng mga circuit na maiukit nang malawak, masyadong makitid, o hindi man. Isang metal maliit na butil karumihan maaari pa ring harangan ang etch Proseso sa isang maliit na lugar, naiwan ang isang "post" ng hindi kanais -nais na materyal na nagpapalabas ng circuit.

Paano sinusukat at pinapanatili ang ultra-high gas kadalisayan?

Sa Global Semiconductor Industry, ang mga karaniwang sukat ng kadalisayan tulad ng "porsyento" ay walang silbi. Nakikipag -usap kami kontaminasyon sa isang scale na mahirap maunawaan. Ang kadalisayan ay sinusukat sa Mga bahagi bawat trilyon (ppt). Nangangahulugan ito para sa bawat trilyon gas Mga molekula, maaaring magkaroon lamang ng isa o dalawang molekula ng karumihan.

Upang makamit at i -verify ang antas ng kadalisayan ng gas, isang sopistikadong sistema ng Paglilinis ng gas at kinakailangan ang pagsusuri.

Sa aming pabrika, hindi lamang tayo gumagawa ng gas; Nakatira kami at huminga KONTROL NG PAGSUSULIT. Ang supply ng gas chain para sa a Semiconductor Ang Fab ay nagsasangkot ng mga dalubhasang purifier na naka -install mismo sa punto ng paggamit. Bukod dito, advanced Pagtatasa ng Gas Ginagamit ang mga tool para sa pagsubaybay sa real-time. Mga pamamaraan tulad ng Ang atmospheric pressure ionization mass Maaaring gumanap ang Spectrometry (APIMS) deteksyon ng impuryo hanggang sa antas ng bahagi-per-trilyong antas, tinitiyak ang UHP Gas (ultra-high kadalisayan) Ang pagpasok ng tool ng proseso ay perpekto.

Ano ang maaasahan ng isang tagapagtustos ng mataas na kadalisayan ng gas?

Para sa isang ulo ng pagkuha tulad ni Mark, na nakaranas ng sakit ng mga pagkaantala ng kargamento at mga sertipiko ng mapanlinlang, ang pagiging maaasahan ay lahat. Sa mundo ng High-purity semiconductor Ang mga gas, pagiging maaasahan ay nakasalalay sa tatlong mga haligi: pagkakapare -pareho ng produksyon, katiyakan ng kalidad, at kadalubhasaan sa logistik.

1. Pagkakapare -pareho ng produksyon: Ang isang maaasahang tagapagtustos ay dapat magkaroon ng matatag at kalabisan na mga kakayahan sa paggawa. Ang pitong linya ng produksiyon ng aming pabrika, halimbawa, matiyak na kaya natin matugunan ang mataas na demand At ang isang problema sa isang linya ay hindi ihinto ang aming buong output. Pinapaliit nito ang panganib ng mga pagkagambala sa supply na maaaring isara ang isang multi-bilyong dolyar Semiconductor Fab.
2. Napatunayan na katiyakan ng kalidad: Hindi sapat upang maangkin na mayroon ka Mataas na kadalisayan gas. Dapat mong patunayan ito. Nangangahulugan ito ng pamumuhunan sa state-of-the-art analytical na kagamitan para sa deteksyon ng impuryo. Nangangahulugan din ito ng pagbibigay ng transparent, traceable Certificates of Analysis (COA) sa bawat kargamento. Ang paglaban sa pandaraya ng sertipiko ay tungkol sa pagbuo ng isang pangmatagalang relasyon batay sa tiwala at napatunayan na data.
3. Kadalubhasaan sa logistik: Pagkuha ng isang corrosive gas O cryogenic liquid mula sa China hanggang USA ay hindi simple. Nangangailangan ito ng mga dalubhasang lalagyan, kaalaman sa mga internasyonal na regulasyon sa pagpapadala, at masusing pagpaplano upang maiwasan ang mga pagkaantala. Naiintindihan ng isang maaasahang tagapagtustos na ito ay hindi lamang pagpapadala ng isang kahon; Ito ay pamamahala ng isang kritikal na bahagi ng pandaigdigan Semiconductor supply chain.

Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng bulk gas at specialty gas?

Pag -unawa sa pagkakaiba sa pagitan bulk gas at Specialty Gas ay susi para sa sinumang kasangkot sa pag -sourcing para sa Industriya ng Semiconductor. Habang ang parehong nangangailangan ng matinding kadalisayan, Ang kanilang scale, paghawak, at aplikasyon ay ibang -iba.

Bulk gas, tulad ng Malaki ang mataas na kadalisayan ng specialty gas, sumangguni sa Mga gas tulad ng nitrogen, oxygen, argon, at hydrogen. Sila ang pundasyon ng kapaligiran ng Fab. Ang salitang "bulk" ay tumutukoy sa napakalaking dami na ginamit. Ang mga gas na ito ay madalas na ginawa sa site o malapit at naihatid sa pamamagitan ng dedikadong mga pipeline nang direkta sa panloob na sistema ng pamamahagi ng Fab. Ang mga pangunahing hamon dito ay nagpapanatili kadalisayan sa malawak na mga network ng pamamahagi at tinitiyak ang isang walang tigil, mataas na dami ng supply.

Specialty Gas (o electronic gas) tumutukoy sa isang malawak na kategorya ng madalas na kakaiba, reaktibo, o mapanganib na mga gas na ginagamit sa mas maliit na dami para sa mga tiyak na hakbang sa proseso tulad ng pag -etching at Pag -aalis. Kasama sa mga halimbawa ang silane, ammonia, boron trichloride, at nitrogen trifluoride. Ang mga ito ay naihatid sa mga indibidwal na mga cylinder na may mataas na presyon. Ang mga hamon sa Specialty Gas ay matinding kaligtasan sa paghawak, tinitiyak ang perpektong timpla ng timpla para sa mga mixtures ng gas, at maiwasan ang anumang mga reaksyon ng kemikal sa loob ng silindro na maaaring makompromiso kalidad ng gas.

Paano umuusbong ang demand para sa high-purity semiconductor gas na umuusbong?

Ang Industriya ng Semiconductor Huwag kailanman tumayo. Ang batas ni Moore, ang pagmamasid na ang bilang ng mga transistor sa isang chip ay nagdodoble ng halos bawat dalawang taon, ay patuloy na itinutulak ang mga hangganan ng pisika. Habang lumalakas ang mga transistor, nagiging mas sensitibo sila sa kontaminasyon. A laki ng butil Ang katanggap -tanggap na limang taon na ang nakalilipas ay isang "killer depekto"Ngayon.

Ang walang tigil na drive na ito para sa mas maliit at mas malakas na chips ay nangangahulugang ang demand para sa mas mataas na antas ng kadalisayan ng gas ay lumalaki. Kami ay lumilipat mula sa isang mundo kung saan ang mga bahagi-per-bilyon ay ang pamantayang ginto sa isa kung saan ang mga bahagi-per-trilyon ay ang minimum na kinakailangan sa pagpasok para sa Advanced na Semiconductor node. Bukod dito, ang mga bagong materyales at mga arkitektura ng chip, tulad ng 3D NAND at gate-all-around (GAA) transistors, ay nangangailangan ng isang buong bagong portfolio ng Susunod na henerasyon na gas Mga Mixtures at Precursors. Bilang mga tagagawa ng gas, kami ay nasa isang palaging lahi ng pagbabago, pagbuo ng mga bagong teknolohiya ng paglilinis at mga pamamaraan ng pagsusuri upang makasabay sa Global Semiconductor Industry.

Bilang isang mamimili, anong kalidad ng mga sertipikasyon ang dapat kong hanapin?

Ang pag -navigate sa mundo ng mga supplier ay maaaring maging matigas, lalo na kapag nakikitungo sa mga teknikal na produkto. Ang mga sertipikasyon ay nagbibigay ng isang mahalaga, third-party na pagpapatunay ng mga kakayahan ng isang tagapagtustos at pangako sa kalidad. Kapag sourcing Mga gas na may mataas na kadalisayan para sa Industriya ng Semiconductor, narito ang ilang mga bagay na hahanapin:

• ISO 9001: Ito ay isang pangunahing sertipikasyon para sa mga sistema ng pamamahala ng kalidad. Ipinapakita nito na ang tagapagtustos ay may mahusay na tinukoy at paulit-ulit na mga proseso para sa paggawa, inspeksyon, at paghahatid.
• ISO/IEC 17025: Ito ay isang kritikal. Ito ang pamantayan para sa kakayahan ng pagsubok at mga laboratoryo ng pagkakalibrate. Ang isang tagapagtustos na may sertipikadong ito ay napatunayan na ang kanilang in-house lab-ang bumubuo ng iyong sertipiko ng pagsusuri-ay tumpak at maaasahan.
• Pagsusuri ng Traceable: Laging humiling ng isang sertipiko ng pagsusuri (COA) para sa bawat solong silindro o batch. Ang sertipiko na ito ay dapat na detalyado ang eksaktong antas ng kritikal Mga impurities sa gas, sinusukat ng mga tiyak na pamamaraan ng pagsusuri tulad ng Gas chromatography o mass spectrometry.

Bilang isang mapagpasyang pinuno tulad ni Mark, ang iyong pinakamahusay na tool ay upang magtanong ng mga katanungan sa pagsubok. Huwag lamang magtanong "ito ba gas Puro? "Itanong" Paano mo mapatunayan na puro ito? Ipakita sa akin ang sertipikasyon ng iyong lab. Ipaliwanag ang iyong proseso para sa pagtiyak ng lot-to-lot na pagkakapare-pareho. "Ang isang tunay na dalubhasa at maaasahang kasosyo ay tatanggapin ang mga katanungang ito at magkaroon ng tiwala, malinaw na mga sagot.

Key takeaways

• Ang gas ay isang tool: Sa Semiconductor Manufacturing, ang mga gas ay hindi lamang mga materyales; Ang mga ito ay mga tool na katumpakan na ginamit upang bumuo at mag -ukit ng mga mikroskopikong circuit sa a Silicon wafer.
• Ang kadalisayan ay lahat: Ang laki ng paggawa ng chip ay napakaliit na ang isang solong hindi kanais -nais maliit na butil o karumihan Ang molekula ay maaaring sirain ang isang maliit na tilad, paggawa ultra-mataas na kadalisayan isang hindi kinakailangang kinakailangan.
• Ang ani ay ang layunin: Ang pangunahing epekto ng kontaminasyon ng gas ay isang pagbawas sa pagmamanupaktura ani, na direktang isinasalin sa milyun -milyong dolyar sa nawalang kita para sa Semiconductor Fabs.
• Dalawang pangunahing proseso: Karamihan sa mga hakbang sa paggawa ng isang maliit na maliit na tilad Pag -aalis (mga layer ng gusali) o etch (Mga pattern ng larawang inukit), kapwa nito ay ganap na nakasalalay sa tumpak na reaksyon ng kemikal ng mga purong gas.
• Ang pagiging maaasahan ay susi: Isang mapagkakatiwalaang tagapagtustos sa Semiconductor gas Dapat ipakita ng merkado ang pagkakapareho ng produksyon, napatunayan na katiyakan ng kalidad sa pamamagitan ng mga sertipikadong lab, at pamamahala ng dalubhasang logistik.
• Ang hinaharap ay purer: Habang ang mga semiconductors ay nagiging mas advanced, ang demand para sa mas mataas na antas ng kadalisayan ng gas (pababa sa mga bahagi-per-trilyon) ay magpapatuloy lamang sa paglaki.