Сучасний світ працює на мікросхемах. Від смартфона у вашій кишені до систем навігації в аерокосмічній техніці, крихітні напівпровідниковий прилад є неоспіваним героєм цифрової ери. Але що стоїть за героєм? Це невидимий, часто летючий світ спеціальних газів. Зокрема, хімія фтору відіграє ключову роль у виробництво напівпровідників процес, який просто неможливо замінити.

Якщо ви керуєте ланцюгом постачання або наглядаєте за якістю продукції в a напівпровідник ливарний, ви знаєте, що право на помилку дорівнює нулю. Один стрибок вологи або мікроскопічна частинка можуть зруйнувати багатомільйонний цикл виробництва. Ця стаття глибоко занурюється в роль фторвмісні гази — чому ми їх використовуємо, специфічний хімічний склад, який робить їх ефективними, а також критичну важливість стабільності та чистоти ланцюга постачання. Ми розглянемо, як ці високочисті гази використовуються в травлення і етапи депонування, а також чому отримання їх від надійного партнера є найважливішим рішенням, яке ви можете прийняти цього року.

Чому напівпровідникова промисловість настільки залежить від фторовмісних газів?

Щоб зрозуміти напівпровідникової промисловості, ви повинні подивитися на періодичну таблицю. Силікон - це полотно, але фтор це пензлик. The виготовлення напівпровідників процес передбачає створення шарів матеріалів, а потім їх вибіркове видалення для створення схем. Цей процес видалення називається травленням.

Фтор є найбільш електронегативним елементом. Простіше кажучи, він неймовірно жадає електронів. Коли ми представляємо газоподібний фтор або фторовані сполуки у плазмовій камері атоми фтору агресивно реагують із кремнієм і діоксид кремнію. Ця хімічна реакція перетворює твердий кремній на летючі гази (наприклад, тетрафторид кремнію), які можна легко відкачати. Без цієї хімічної реактивності ми не змогли б створити мікроскопічні канавки та контактні отвори, необхідні для сучасних електронні пристрої.

в великосерійне виробництво, швидкість і точність - це все. Фторовмісні гази забезпечують високу швидкість травлення, необхідну для підтримки пропускної здатності, а також вибірковість для прорізання одного матеріалу без пошкодження шару під ним. Це делікатний акт балансування хімія і фізики.

Що робить хімію фтору такою унікальною для високоточного травлення?

Ви можете запитати, чому б не використовувати хлор або бром? Ми робимо, для певних шарів. однак, хімія фтору забезпечує унікальну перевагу при травленні матеріалів на основі кремнію. Зв'язок між кремнієм і фтором неймовірно міцний. Коли фторвмісні плазма потрапляє на пластину, реакція екзотермічна та спонтанна.

Магія відбувається в плазма. В а напівпровідниковий процес камері, ми застосовуємо високу енергію до стабільного газу, такого як тетрафторид вуглецю (CF4) або гексафторид сірки (SF6). Це розриває газ на частини, вивільняючи реакційну речовину фтор радикалів. Ці радикали атакують поверхню вафельний.

«Точність травлення визначає продуктивність мікросхеми. Якщо чистота вашого газу коливається, швидкість травлення коливається, і ваш вихід падає».

Це призводить до концепції анізотропний травлення — різання прямо вниз без з'їдання вбік. Шляхом змішування фтор з іншими технологічні гази, інженери можуть ідеально контролювати профіль траншеї. Ця можливість є важливою, оскільки ми переходимо до менших вузлів (7 нм, 5 нм і нижче), де навіть нанометр відхилення є невдачею.

Як гази у виробництві напівпровідників керують передовими процесами травлення?

Процеси травлення є інструментами для ліплення фабс. Є два основних типи: вологе травлення (з використанням рідких хімікатів, як фтористий водень) і сухого травлення (за допомогою плазми). Сучасний вдосконалений напівпровідник вузли покладаються майже виключно на сухе плазмове травлення, оскільки воно набагато точніше.

У типовому плазмове травлення послідовність, a фторований газ вводиться. Давайте подивимося на використовуваний сорт:

• Чотирифтористий вуглець (CF4): Робоча конячка для травлення оксиду.
• Октафторциклобутан (C4F8): Використовується для нанесення полімерного шару на бічні стінки траншеї, захищаючи їх, тоді як дно протравлюється глибше.
• Гексафторид сірки (SF6): Відомий надзвичайно швидкою швидкістю травлення кремнію.

Взаємодія між плазма і підкладка є складним. Це включає фізичне бомбардування іонами та хімічну реакцію радикалами. The обладнання для виробництва напівпровідників повинні суворо контролювати потік, тиск і суміш цих газів. Якщо спеціальний газ містить домішки, такі як волога, вона може утворювати фтористоводневу кислоту в лініях подачі або в камері, спричиняючи корозію та дефекти частинок.

Чому трифторид азоту є кращим із засобів очищення камер?

Поки травлення та очищення йти рука об руку, очищення виробничого обладнання є таким же життєво важливим, як і обробка пластин. Протягом Хімічне осадження з парової фази (CVD), такі матеріали, як кремній або вольфрам, наносяться на пластину. Однак ці матеріали також покривають стінки камери. Якщо цей залишок накопичується, він відшаровується та потрапляє на вафлі, спричиняючи дефекти.

Введіть Трифторид азоту (NF3).

Багато років тому промисловість використовувала фторована теплиця гази, такі як C2F6 для очищення камери. Однак NF3 став стандартом для процеси очищення камери через його високу ефективність. Коли NF3 руйнується у віддаленому джерелі плазми, утворюється величезна кількість атоми фтору. Ці атоми очищають стінки камери, перетворюючи тверді залишки на газ, який викачується.

Трифторид азоту є кращим, оскільки він має вищий коефіцієнт використання (фактично використовується більше газу) і менші викиди порівняно зі старими чистячі засоби. Для керівника підприємства це означає менше простоїв для обслуговування та швидшу пропускну здатність.

Які фторовані сполуки є необхідними для масового виробництва?

The ланцюг поставок напівпровідників спирається на кошик конкретних фторвмісні гази. Кожен має певний «рецепт» або застосування. на Цзянсу Huazhong Gas, ми бачимо величезний попит на наступне:

Ці фторовані сполуки є джерелом життя великосерійне виробництво. Без постійного потоку цих гази в напівпровіднику виробництво, лінії зупиняються. Це так просто. Ось чому менеджери із закупівель, такі як Ерік Міллер, постійно контролюють ланцюг поставок для збоїв.

Чому високочисті гази є основою виходу напівпровідників?

Я не можу це підкреслити: чистота - це все.

Коли ми говоримо про високочисті гази, ми не говоримо про «промисловий клас», який використовується для зварювання. Ми говоримо про чистоту 5N (99,999%) або 6N (99,9999%).

чому Оскільки а напівпровідниковий прилад має властивості, виміряні в нанометрах. Одна молекула металевої домішки або невелика кількість вологи (H2O) може спричинити коротке замикання або перешкодити прилипанню шару.

• вологість: Реагує з фтор для створення HF, який роз’їдає систему подачі газу.
• Кисень: Неконтрольовано окисляє кремній.
• Важкі метали: Руйнують електричні властивості транзистора.

Як постачальник, наша робота полягає в тому, щоб гарантувати, що ксенон високої чистоти або Закис азоту електронного класу ви отримуєте відповідає суворим галузеві стандарти. Для виявлення ми використовуємо передову газову хроматографію мікродомішки до частин на мільярд (ppb). Для покупця ознайомлення із сертифікатом аналізу (COA) — це не просто паперова робота; це гарантія того, що їх виготовлення напівпровідників не зіткнеться з катастрофічним падінням врожайності.

Як промисловість керує викидами парникових газів і GWP?

У кімнаті є слон: навколишнє середовище. багато фторовані гази мати високий Потенціал глобального потепління (GWP). Наприклад, Гексафторид сірки (SF6) є одним з найбільш потужні парникові гази відомий людині, з GWP у тисячі разів вищим за CO2.

The виробництво напівпровідників знаходиться під величезним тиском, щоб зменшити свій вуглецевий слід. Це призвело до двох великих змін:

1. Скорочення: Fabs встановлюють масивні "опалювальні ящики" або скрубери на своїх вихлопних лініях. Ці системи руйнують те, що не відреагувало парниковий газ до викиду в атмосферу.
2. Заміна: Дослідники шукають альтернативу травлення гази з нижчим ПГП. Однак знайти молекулу, яка працює так само добре, як C4F8 або SF6 без впливу на навколишнє середовище, хімічно важко.

Трифторид азоту був кроком у правильному напрямку для очищення, оскільки він руйнується легше, ніж старі PFC, що призводить до меншої загальної емісія якщо системи очищення працюють належним чином. Зменшення викиди парникових газів це вже не просто піар-хід; це нормативна вимога в ЄС і США.

Чи ланцюг постачання напівпровідників вразливий до дефіциту спеціального газу?

Якщо останні кілька років чогось нас навчили, так це того, що ланцюг поставок є крихким. Виробники напівпровідників зіткнулися з дефіцитом усього, від неону до фторполімери.

Постачання газоподібний фтор і його похідних залежить від видобутку плавикового шпату (фториду кальцію). Китай є основним світовим джерелом цієї сировини. Коли зростає геополітична напруженість або закупорюються логістичні маршрути, доступність цих засобів є критичною технологічні гази падає, а ціни стрімко зростають.

Для такого покупця, як Ерік, страх перед «форс-мажорними обставинами» реальний. Щоб пом’якшити це, кмітливі компанії диверсифікують своїх постачальників. Вони шукають партнерів, які володіють своїми ізо-танки і створили логістичні мережі. Надійність в логістика так само важлива, як і чистота газу. Ви можете мати найчистіше газ C4F8 у світі, але якщо він застряг у порту, він марний для фаб.

Які протоколи безпеки при роботі з фтористим воднем та іншими токсичними матеріалами?

Безпека є основою нашої галузі. багато фторвмісні гази є або токсичними, задушливими, або високоактивними. Фтористий водень (HF), який часто використовується для вологого травлення або утворюється як побічний продукт, особливо небезпечний. Він проникає в шкіру і атакує структуру кістки.

Робота з цими матеріалами вимагає суворої підготовки та спеціального обладнання.

• Циліндри: Має бути сертифікований DOT/ISO та регулярно перевірятися на предмет внутрішньої корозії.
• Клапани: Для запобігання витоку використовуються мембранні клапани.
• Датчики: Напівпровідникові фабрики покриті датчиками виявлення газу, які спрацьовують сигналізацію при найменшому витоку.

Коли ми наповнюємо циліндр Закис азоту електронного класу або токсичний травник, ми ставимося до нього як до зарядженої зброї. Ми гарантуємо, що циліндр відшліфований зсередини, щоб запобігти потраплянню твердих частинок, і що клапан закритий і герметичний. Для наших клієнтів, знаючи, що газ-носій або протравлювач надходить у безпечній сумісній упаковці — це велике полегшення.

Що чекає на майбутнє для матеріалів, які використовуються в процесі виготовлення напівпровідників?

The виробництво напівпровідників дорожня карта є агресивною. Коли мікросхеми переходять до 3D-структур, таких як транзистори Gate-All-Around (GAA), складність травлення та очищення збільшується. Ми бачимо попит на більшу екзотику фторований газ суміші, які можуть протравлювати глибокі вузькі отвори з атомарною точністю.

Атомне шарове травлення (ALE) це новий метод, який видаляє матеріал по одному атомному шару за раз. Це вимагає неймовірно точного дозування реактивні гази. Крім того, поштовх до «зеленого» виробництва, ймовірно, сприятиме прийняттю нового хімія фтору який пропонує однакову продуктивність із нижчою GWP.

Майбутнє належить тим, хто може впроваджувати інновації як у синтез, так і в очищення газу. як напівпровідникові матеріали еволюціонувати, гази, які використовуються для їх формування, також повинні еволюціонувати.

Ключові висновки

• Фтор незамінний: Хімія фтору є ключовим чинником для травлення і чистий входить виробництво напівпровідників.
• Чистота - король: Високої чистоти (6N) не підлягає обговоренню, щоб запобігти дефектам і забезпечити стабільність процесу.
• Різноманітність газів: Різні гази, такі як CF4, SF6 і Трифторид азоту виконувати певні ролі в виготовлення.
• Вплив на навколишнє середовище: Керуючий викиди парникових газів і зменшення є критичним викликом галузі.
• Безпека постачання: Міцний ланцюг поставок і надійні партнери необхідні, щоб уникнути зупинки виробництва.

Ми в Jiangsu Huazhong Gas розуміємо ці виклики, тому що живемо з ними щодня. Чи потрібно Ксенон високої чистоти для вашого найновішого процесу травлення або надійної доставки стандартних промислових газів, ми тут, щоб підтримати технологію, яка будує майбутнє.