Ми керуємо фабрикою в Китаї, яка спеціалізується на виробництві промислових газів. Зі свого погляду я був свідком неймовірної еволюції технологій, усюди завдяки чому більшість людей ніколи не бачили: газам надвисокої чистоти. Крихітні мікрочіпи у вашому телефоні, комп’ютері та автомобілі є дивом сучасної техніки, але їх створення неможливе без точної та бездоганної подачі цих спеціальних газів.

Ви розумієте важливість якості та надійного ланцюга постачання, але можете задуматися чому Стандарти для напівпровідникових газів такі астрономічно високі. Чому партія аргону повинна мати чистоту 99,9999%? Цей посібник відкриє завісу у світі виробництва напівпровідників. Ми дослідимо конкретні гази, які використовуються, що вони роблять і чому їхня чистота є найважливішим фактором. Зрештою ви матимете набагато більш чітке розуміння продуктів, які ви купуєте, і будете краще підготовлені для того, щоб донести їхню цінність до своїх клієнтів.

Чому спеціальні гази настільки важливі для виробництва напівпровідників?

Уявіть собі, що будуєте хмарочос, де одна невдале розташована піщинка може спричинити руйнування всієї конструкції. Це рівень точності, необхідний у виробництво напівпровідників промисловість. «Будівельними блоками» цієї індустрії є не цеглинки й розчин, а атоми, а «інструментами» часто є вузькоспеціалізовані гази. Весь виготовлення з an інтегральна схема відбувається в мікроскопічному масштабі, де шари матеріалів, часто товщиною всього в кілька атомів, осідають на або витравлюються з кремнієва пластина.

Ці напівпровідникові процеси неймовірно чутливі. Будь-яка небажана частинка або хімікат домішки може порушити делікатну архітектуру мікрочіпа, зробивши його марним. Ось де використовуються гази. Вони створюють надчисте середовище, забезпечують сировину для нових шарів і діють як хімічні «скальпелі», які прокладають складні шляхи для електрики. The процес виробництва напівпровідників це складний танець хімічні реакції, а гази — головні танцюристи. Без постійного, надійного та виключно чистого постачання цих газів сучасна електроніка просто не існувала б.

The гази, що використовуються у виробництві напівпровідників не є стандартними промисловими продуктами. Вони розроблені для того, щоб відповідати рівням чистоти, які важко зрозуміти, часто вимірюються частками на мільярд або навіть частками на трильйон. Це тому, що продуктивність напівпровідникові прилади безпосередньо пов'язане з досконалістю їх атомної структури. Реакційноздатна молекула кисню або водяної пари повинна бути інертною газ може викликати окислення, змінюючи електричні властивості ланцюга та призводять до дефектів. Ось чому спеціальна газова промисловість дуже важлива для світу технологій.

Які основні категорії газів використовуються у виробництві напівпровідників?

Коли ми говоримо про гази у виробництві напівпровідників, вони зазвичай поділяються на кілька ключових категорій залежно від їх функції. Розуміння цих груп допомагає з’ясувати роль кожної з них газ грає в комплексі виробничий процес. Це не просто один чи два гази; сучасний напівпровідник фаб потрібно понад 30 різних газів і сумішей для функціонування.

Першими є масові гази. Це робочі конячки, які використовуються у величезних кількостях по всьому підприємству. Подумайте про них як про основну атмосферу фабрики. Найпоширенішими є:

• Азот (N₂): Використовується для очищення камер і обладнання для видалення забруднень і створення інертного середовища.
• Кисень (O₂): Використовується для вирощування високоякісних шарів діоксиду кремнію (SiO₂), які діють як ізолятори.
• Водень (H₂): Використовується для очищення поверхонь і в спец осадження процеси.
• Аргон (Ar): Ан інертний газ використовується для створення стабільного середовища для таких процесів, як напилення.

Далі йдуть спеціальні гази, також відомий як електронні спеціальні гази. Це дуже специфічні, часто реактивний або небезпечні гази, які виконують критичні завдання травлення та осадження. Вони використовуються в менших кількостях, але мають набагато більшу вартість і вимагають надзвичайно обережного поводження. Їх можна далі розділити на такі групи, як:

• Осадження газів: Ці гази, як і силан (SiH₄), є джерелом матеріалу, який використовується для створення шарів мікросхеми. Вони розкладаються і відкладають а тонка плівка матеріалу на кремнієва пластина.
• Травні гази: Це реактивні гази використовується для вибіркового видалення матеріалу. Приклади включають сполуки фтору, такі як тетрафторид вуглецю (CF₄) і хлористий водень (HCl). Вони використовуються в процес травлення вирізати візерунки схеми.
• легуючі гази: Ці гази використовуються для "допінгу". кремній, що означає навмисне введення певного домішки (а допант), щоб змінити його електричні властивості. Це є фундаментальним для створення транзисторів. Поширений легуючі гази включають арсин (AsH₃) і фосфін (PH3).

Як газоподібний азот діє як робоча конячка у напівпровідникових фабриках?

Якби ви проходили через a виготовлення напівпровідників об'єкт, найбільш повсюдний газ ви зіткнетеся є Азот. Хоча не завжди бере участь в основному хімічні реакції які створюють чіп, його роль є абсолютно необхідною для створення умов для успішного проходження цих реакцій. Використовується азот насамперед за свою інертність; він не вступає в реакцію з іншими елементами, що робить його ідеальним «наповнювачем» газ.

Основне використання для Азот полягає в очищенні та створенні інертної атмосфери. Перед будь-яким чутливим напівпровідниковий процес щоб почати, камера повинна бути повністю вільна від забруднень, таких як кисень, водяна пара та пил. Високої чистоти Азот промивається через камеру, щоб виштовхнути ці небажані елементи. Це запобігає випадковому окисленню або іншим реакціям, які могли б зіпсувати вафельний. Цей же принцип застосовується до інструментів і транспортних контейнерів (відомих як FOUP), які перевозять кремнієві пластини між різними етапами в виробничий процес.

Крім того, Азот відіграє вирішальну роль у фотолітографія, процес друку схеми схеми на пластині. У сучасному глибокому ультрафіолеті (DUV) літографіяпростір між лінзою та вафельний наповнена ультрачистою Азот (або Аргон), щоб дозволити короткохвильовому світлу проходити, не поглинаючись повітрям. Без цього інертного середовища процес був би неможливий. З мого досвіду поставок на фабрики, попит на безперервний, великий обсяг і високу чистоту Азот поставка не підлягає торгу.

Яку роль відіграє аргон у створенні ідеального середовища?

Як азот, Аргон є дворянином газ, тобто це хімічно інертний. однак, Використовується аргон для конкретних застосувань, де його більша атомна вага дає перевагу. Одним із найважливіших із цих застосувань є напилення, або напилення. Це фізична пара процес осадження використовується для укладання тонких металевих плівок, які утворюють проводку інтегральна схема.

При напиленні висока напруга подається у вакуумну камеру, заповнену Газ аргон. Це створює позитивно заряджену плазму Аргон іони. Ці іони прискорюються та врізаються в «мішень», виготовлену з металу, який ми хочемо осадити (наприклад, мідь або алюміній). Сила зіткнення відбиває атоми металу від мішені, які потім летять через камеру й покривають кремнієва пластина тонким однорідним шаром. Аргон ідеально підходить для цього, тому що він досить важкий, щоб ефективно витіснити цільові атоми, але достатньо хімічно інертний, щоб не реагувати з металевою плівкою, яку він допомагає створити. Це забезпечує ідеальне середовище для напилення металів.

Інше використання ключа для Аргон знаходиться в плазмовому травленні. У цьому процес травлення, Аргон часто змішується з a реактивний травитель газ. The Аргон допомагає стабілізувати плазму та фізично бомбардувати поверхню, сприяючи хімічному травленню та створюючи точніші вертикальні надрізи в матеріалі. Надійне постачання Балони з аргоном має вирішальне значення для будь-якого підприємства, яке виконує металізацію або вдосконалене травлення.

Чи можете ви пояснити, як водень використовується для осадження та очищення?

Хоча азот і аргон цінуються за те, що вони не реагують, водень цінується за те, що він високо реактивний, але в дуже чистий і контрольований спосіб. Використовується водень широко в виробництво напівпровідників для очищення поверхонь і в певному виді осадження називають епітаксіальним ростом. Його невеликий атомний розмір дозволяє йому проникати та реагувати так, як інші гази не можуть.

Перш ніж можна буде виростити новий шар на a вафельний, поверхня повинна бути ідеально чистою, аж до атомарного рівня. Газ водень використовується у високотемпературному процесі, що називається «водневим випіканням», щоб видалити будь-який природний оксид (тонкий природний шар діоксиду кремнію), який утворився на кремній поверхні. The водень реагує з киснем, утворюючи водяну пару (H₂O), яка потім викачується з камери, залишаючи незайманий кремній поверхня готова до наступного кроку.

водень також є ключовим компонентом у епітаксійний ріст (або "епі"), процес, який вирощує монокристалічний шар кремній на вершині кремнієва пластина. Цей новий шар має ідеальну кристалічну структуру з точним контролем допант рівнях. водень виконує роль носія газ для кремній джерело газ (як силан або трихлорсилан). Він також забезпечує чисте середовище для росту, видаляючи будь-які заблукані атоми кисню. Якість цього епітаксійного шару є фундаментальною для продуктивності процесорів високого класу, що робить чистоту Водневий балон постачання абсолютно критичне.

Що таке травильні гази та як вони створюють мікроскопічні схеми?

Якщо осадження полягає у нарощуванні шарів, травлення полягає у їх вибірковому вирізанні для створення візерунків схеми. Подумайте про це як про мікроскопічну скульптуру. Після визначення шаблону за допомогою фотолітографія, травитель для забезпечення використовуються гази хімічні засоби для видалення матеріалу з незахищених ділянок вафельний. Це один із найскладніших і найважливіших етапів виробництво мікросхем.

The гази, що використовуються при травленні як правило, це сполуки на основі фтору, хлору або брому. Вибір газ залежить від матеріалу, що гравується.

• Гази на основі фтору (наприклад, CF₄, SF₆, NF3) чудово підходять для травлення кремній і діоксид кремнію.
• Гази на основі хлору (наприклад, Cl₂, BCl3, HCl) часто використовуються для травлення металів, таких як алюміній.

Ці реактивні гази вводяться в плазмову камеру. Плазма розбиває газ молекули розділені на високо реактивний іонів і радикалів. Потім ці радикали реагують з поверхнею вафельний, утворюючи нову летку сполуку, яку можна легко відкачати, таким чином «травлючи» матеріал. Необхідна величезна точність; мета полягає в тому, щоб травлення прямо вниз (анізотропно) без підрізання візерункового шару. Сучасний напівпровідникові фабрики використання комплексу газові суміші і ретельно контрольовані умови плазми для досягнення цього.

Що таке хімічне осадження з парової фази (CVD) і які гази задіяні?

Хімічне осадження з парової фази (CVD) є наріжним каменем процес осадження в виробництво напівпровідників. Це основний метод, який використовується для створення різних ізоляційних і провідних тонких плівок, які утворюють a напівпровідниковий прилад. Основна ідея полягає в тому, щоб потік a газ (або суміші газів) над нагр вафельний. Тепло викликає газ реагувати або розкладатися на поверхні пластини, залишаючи за собою тверду плівку потрібного матеріалу.

Кожна з цих реакцій вимагає неймовірно стабільних умов і надзвичайно високочисті гази. Наприклад, при осадженні шару полікремнію з використанням Силану будь-який кисень домішки в газ натомість потік спричинить утворення діоксиду кремнію, що порушить провідні властивості шару. Ось чому ми, як постачальник, так сильно зосереджуємося на очищення та аналіз цих гази осадження. Вся бібліотека ім Спеціальні гази високої чистоти ми пропонуємо, щоб відповідати цим суворим вимогам.

Чому надвисока чистота є найважливішим фактором для напівпровідникових газів?

Я не можу переоцінити це: в напівпровідникової промисловості, чистота це все. Термін високої чистоти не означає 99% чи навіть 99,9%. для напівпровідникові гази, ми говоримо про надвисокої чистоти (UHP), який зазвичай становить 99,999% (часто називають «п’ять дев’яток») або вище. Для деяких критично технологічні гази, вимога може бути 99,9999% («шість дев’яток») або навіть вище. Причина проста: забруднення вбивають продуктивність.

Характеристики сучасного мікрочіпа вимірюються в нанометрах (мільярдних частках метра). У такому масштабі одна чужорідна частинка або небажана молекула схожа на валун посеред магістралі. Ан домішки може:

• Змінити електричні властивості: Блукаючий іон натрію може змінити порогову напругу транзистора, змушуючи його вмикатися або вимикатися в невідповідний момент.
• Створення структурних дефектів: Молекула кисню може порушити ідеальну кристалічну решітку під час епітаксіального росту, створюючи «дислокацію», яка перешкоджає потоку електронів.
• Причина короткого замикання: Металева частинка може з’єднати дві сусідні провідні лінії, утворивши коротке замикання.
• Зменшити врожайність: Чим більше забруднень, тим більша кількість дефектних мікросхем на кожному вафельний, що безпосередньо впливає на прибутковість.

Ось чому, як виробник, ми найбільше інвестуємо в очисне та аналітичне обладнання. Кожна партія газ повинен перевірити, щоб переконатися, що він відповідає специфікаціям часток на мільярд (ppb) або частин на трильйон (ppt), які вимагають наші клієнти. The попит на гази високої чистоти це те, що рухає всім спеціальний ринок газу для електроніки.

Як ми забезпечуємо якісне та надійне постачання газів високої чистоти?

Для такого офіцера із закупівель, як Марк, це найважливіше питання. Висока ціна не має сенсу, якщо газ якість невідповідна або відправлення запізнюється. Я чув жахливі історії: постачальники надають фальшиві сертифікати аналізу або партію спеціальні гази тижнями затримувалися на митниці, що призвело до зупинки виробничої лінії. Вирішення цих проблемних моментів є основою нашої бізнес-філософії.

Забезпечення якості починається з очищення процес. Ми використовуємо передові системи, такі як кріогенна дистиляція та спеціальні адсорбуючі матеріали для видалення слідів домішок. Але на цьому процес не закінчується. Найважливішим етапом є перевірка. Ми використовуємо найсучасніші аналітичні інструменти, такі як газові хроматографи-мас-спектрометри (GC-MS), щоб перевірити кожен окремий циліндр перед його відправкою. Ми надаємо нашим клієнтам детальний та автентичний сертифікат аналізу (COA) для кожної партії, що гарантує чистота газу.

A надійне постачання ланцюг — це друга половина рівняння. Це передбачає:

• Надійна підготовка циліндра: Циліндри для гази надвисокої чистоти пройти спеціальний процес очищення та пасивації, щоб переконатися, що сам контейнер не забруднює газ.
• Інтелектуальна логістика: Ми працюємо з досвідченими партнерами з логістики, які розуміють правила міжнародної доставки матеріалів під високим тиском, а іноді й небезпечних. Ми надаємо всю необхідну документацію для безперебійного митного оформлення.
• Чітке спілкування: Наші відділи продажів і підтримки навчені надавати регулярні оновлення. Ви завжди знатимете статус свого замовлення, від виробництва до кінцевої доставки. Ми розуміємо, що передбачувано постачання газів високої чистоти це важливо для наших клієнтів, щоб керувати власними виробничими графіками. Ми навіть пропонуємо різні газова суміш варіанти для задоволення конкретних потреб процесу.

Яке майбутнє чекає на гази в напівпровідниковій промисловості?

The напівпровідникової промисловості ніколи не стоїть на місці. Відповідно до закону Мура, виробники мікросхем постійно прагнуть створювати менші, швидші та потужніші пристрої. Ці невпинні інновації безпосередньо впливають на газів і сумішей використовуються при їх виготовленні. Коли ми рухаємося до наступне покоління напівпровідників технології, коли розміри елементів зменшуються лише до кількох нанометрів, вимоги до чистоти газу стануть ще більш екстремальними.

Ми бачимо тенденцію до нових матеріалів кремній, такі як нітрид галію (GaN) і карбід кремнію (SiC), які потребують нових і різних технологічні гази для травлення та осадження. Також спостерігається рух до більш складних 3D-архітектур, таких як транзистори FinFET і Gate-All-Around (GAA), які вимагають ще більшої точності в осадження і травлення кроки. Це означає спеціальний газ промисловість повинна постійно впроваджувати інновації для розробки нових молекул і досягнення ще вищого рівня очищення.

З моєї точки зору як постачальника, майбутнє за партнерством. Вже недостатньо просто продати циліндр газ. Ми повинні тісно співпрацювати з нашими клієнтами в виробництво електроніки секторі, щоб зрозуміти їхні майбутні технологічні дорожні карти. Це дозволяє нам передбачити потребу в новому високочисті гази і інвестувати у виробничі та аналітичні можливості для їх постачання. Невидимі герої напівпровідник світ — гази — й надалі залишатимуться в авангарді технологічного прогресу.

Ключові висновки

Коли ви постачаєте промислові гази для вимогливого ринку напівпровідників, пам’ятайте про найважливіші речі:

• Чистота понад усе: Найважливішим фактором є надвисокої чистоти. Забруднювачі, навіть на рівнях часток на мільярд, можуть спричинити катастрофічний збій пристрою та знизити продуктивність.
• Гази мають конкретні завдання: Гази не взаємозамінні. Це вузькоспеціалізовані інструменти, які використовуються для різних процесів, таких як створення інертної атмосфери (азот, аргон), створення шарів (гази осадження як силан), і схеми різьблення (травильні гази як CF₄).
• Ланцюг постачання має вирішальне значення: Надійний постачальник робить більше, ніж просто продає продукт. Вони забезпечують якість шляхом ретельного тестування, надають автентичні сертифікати, керують складною логістикою та підтримують чіткий зв’язок, щоб запобігти дорогим затримкам виробництва.
• Технічні знання додають цінності: Розуміння чому певний газ використовується і чому його чистота настільки важлива, що дозволяє вам бути більш ефективним партнером для ваших власних клієнтів, виправдовуючи якість і будуючи довгострокову довіру.
• Галузь розвивається: Поштовх до менших і потужніших мікросхем означає попит на нові, ще чистіші спеціальні гази буде тільки зростати. Співпраця з перспективним постачальником є ​​ключем до того, щоб залишатися попереду.