Huazhong Gas đã cống hiến hết mình để làm chủ nghệ thuật và khoa học công nghiệp và khí đặc biệt sản xuất. Trong thế giới công nghệ cao ngày nay, đặc biệt là trong chất bán dẫn ngành, nhu cầu về độ tinh khiết cực cao khí không chỉ là một sở thích; đó là một điều tuyệt đối cần thiết. Bài viết này đi sâu vào thế giới phê bình của phân tích tạp chất vì khí đặc biệt điện tử. Chúng ta sẽ khám phá lý do tại sao ngay cả điều nhỏ nhất tạp chất có thể gây ra những hậu quả to lớn, làm thế nào chúng ta phát hiện được những điều khó nắm bắt này dấu vết tạp chấtvà ý nghĩa của nó đối với doanh nghiệp. Hiểu biết tạp chất khí và các phương pháp của họ thanh lọc và phát hiện, chẳng hạn như ICP-MS, là chìa khóa để đảm bảo độ tin cậy và hiệu suất của hệ thống hiện đại thiết bị điện tử. Phần này đáng để bạn dành thời gian vì nó cung cấp quan điểm của người trong nhà máy về việc duy trì sự nghiêm ngặt độ tinh khiết của khí đặc biệt điện tử, nền tảng của chất bán dẫn Và thiết bị điện tử các lĩnh vực.

Chính xác thì khí điện tử đặc biệt là gì và tại sao độ tinh khiết của chúng lại quan trọng trong sản xuất chất bán dẫn?

Khí đặc biệt điện tử, thường được gọi là khí điện tử hoặc khí bán dẫn, là một thể loại độc đáo của khí có độ tinh khiết cao Và hỗn hợp khí được thiết kế đặc biệt cho các quy trình phức tạp liên quan đến sản xuất linh kiện điện tử. Hãy coi họ như những kiến ​​trúc sư vô hình của thời đại kỹ thuật số. Những cái này khí dùng trong chất bán dẫn chế tạo bao gồm nhiều loại khác nhau, chẳng hạn như silane (SiH₄) để lắng đọng các lớp silicon, nitơ trifluoride (NF₃) để làm sạch buồng, argon (Ar) như một lá chắn trơ, và nhiều loại khí doping như phosphine (PH₃) hoặc arsine (AsH₃) để thay đổi tính chất điện của chất bán dẫn nguyên vật liệu. Thuật ngữ "chuyên ngành điện tử" chính nó nêu bật ứng dụng phù hợp của chúng và độ chính xác cực cao cần có trong bố cục của chúng. Đây không phải là công việc hàng ngày của bạn khí công nghiệp; thông số kỹ thuật của họ nghiêm ngặt hơn nhiều.

Tầm quan trọng hàng đầu của chúng sự tinh khiết không thể nói quá, đặc biệt là trong sản xuất chất bán dẫn. Các mạch tích hợp (IC) hiện đại có các bóng bán dẫn và đường dẫn cực kỳ nhỏ, thường được đo bằng nanomet (một phần tỷ mét). Ở quy mô vi mô này, ngay cả một nguyên tử không mong muốn duy nhất—một tạp chất—có thể hoạt động giống như một tảng đá trong một dòng suối nhỏ, làm gián đoạn dòng điện dự định hoặc gây ra các khiếm khuyết về cấu trúc. Điều này có thể dẫn đến một con chip bị lỗi và trong một ngành mà hàng triệu con chip được sản xuất trên một tấm wafer, thiệt hại về tài chính và danh tiếng do sự phổ biến rộng rãi của nó gây ra. sự ô nhiễm có thể rất lớn. Vì vậy, độ tinh khiết của khí đặc biệt điện tử là trụ cột nền tảng trên đó toàn bộ điện tử và chất bán dẫn ngành công nghiệp đứng vững. Bất kì tạp chất có thể làm tổn hại đến hiệu suất, năng suất và độ tin cậy của thiết bị, khiến việc thực hiện nghiêm ngặt độ tinh khiết của khí kiểm soát cần thiết.

Tại Huazhong Gas, chúng tôi hiểu rằng khách hàng của chúng tôi ở ngành công nghiệp bán dẫn tin tưởng vào việc chúng tôi cung cấp các loại khí đáp ứng hoặc vượt quá mức độ tinh khiết "năm số chín" (99,999%) hoặc thậm chí là "sáu số chín" (99,9999%). Điều này có nghĩa là bất kỳ tạp chất phải hiện diện ở nồng độ thấp hơn phần triệu (ppm) hoặc thậm chí phần tỷ (ppb). Đạt được và xác minh như vậy độ tinh khiết cao trình độ đòi hỏi phức tạp thanh lọc kỹ thuật và quan trọng là nâng cao phân tích tạp chất phương pháp. Sự hiện diện của một điều bất ngờ tạp chất cũng có thể chỉ ra các vấn đề với bình gas hoặc chuỗi cung ứng, việc kiểm tra chất lượng nhất quán là rất quan trọng. Chúng tôi đảm bảo Xi lanh nitơ chẳng hạn, các sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn chính xác này, vì nitơ là chất khí đặc trưng trong nhiều bước chế tạo chất bán dẫn.

Làm thế nào ngay cả các tạp chất vi mô cũng có thể làm trật bánh dây chuyền sản xuất chất bán dẫn?

Đôi khi thật khó để tưởng tượng làm thế nào một thứ gì đó quá nhỏ bé, một dấu vết tạp chất được đo bằng phần tỷ (ppb) hoặc thậm chí phần nghìn tỷ (ppt), có thể gây ra những vấn đề nghiêm trọng như vậy. Nhưng trong thế giới của chất bán dẫn sản xuất, những kính hiển vi này chất gây ô nhiễm là những nhân vật phản diện chính. Chúng ta hãy xem xét một quy trình chế tạo chất bán dẫn điển hình: nó bao gồm hàng chục, đôi khi hàng trăm bước phức tạp như lắng đọng (đặt màng mỏng), ăn mòn (loại bỏ vật liệu) và cấy ion (chèn các nguyên tử cụ thể). Mỗi bước phụ thuộc vào môi trường hóa học được kiểm soát chính xác, thường được tạo ra hoặc duy trì bởi khí đặc biệt điện tử. Nếu một khí đã sử dụng ở một trong những bước này mang theo một điều không mong muốn tạp chất, cái đó tạp chất có thể được kết hợp vào các lớp mỏng manh của chất bán dẫn thiết bị.

Ví dụ, tạp chất kim loại như natri, sắt hoặc đồng, ngay cả ở nồng độ cực thấp, có thể làm thay đổi mạnh mẽ tính chất điện của silicon. Chúng có thể tạo ra những đường dẫn điện không mong muốn, dẫn đến đoản mạch hoặc hoạt động như những "bẫy" cản trở dòng điện tử, làm chậm thiết bị hoặc khiến thiết bị hỏng hoàn toàn. MỘT tạp chất cũng có thể cản trở các phản ứng hóa học dự kiến ​​diễn ra trong một bước của quy trình. Ví dụ, một chất gây ô nhiễm trong khí ăn mòn có thể gây ra hiện tượng ăn mòn kém hoặc ăn mòn quá mức, làm hỏng các mẫu chính xác trên tấm bán dẫn. Tác động không chỉ đối với từng chip riêng lẻ; không bị phát hiện tạp chất Vấn đề này có thể dẫn đến việc toàn bộ lô tấm bán dẫn bị loại bỏ, dẫn đến thiệt hại hàng triệu đô la, sản xuất bị đình trệ và các nhân viên thu mua như Mark Shen phải đau đầu, những người cần đảm bảo nguồn cung cấp nguyên liệu chất lượng ổn định. Điều này nhấn mạnh sự cần thiết quan trọng của sự mạnh mẽ đo tạp chất vết.

Thách thức là mức độ "chấp nhận được" đối với bất kỳ tạp chất tiếp tục co lại như chất bán dẫn tính năng của thiết bị trở nên nhỏ hơn. Điều được coi là có thể chấp nhận được tạp chất mức một thập kỷ trước có thể là một thảm họa sự ô nhiễm Hôm nay. Động lực thu nhỏ không ngừng này gây áp lực rất lớn lên các nhà sản xuất khí đốt và các phòng thí nghiệm phân tích để cải thiện giới hạn phát hiện khả năng. Thậm chí hạt tạp chất, những hạt bụi cực nhỏ mà mắt thường không nhìn thấy được, có thể chặn ánh sáng trong các bước quang khắc hoặc tạo ra các khuyết tật vật lý trên bề mặt wafer. Vì vậy, kiểm soát mọi tiềm năng tạp chất - ở dạng khí, kim loại hoặc hạt – là rất quan trọng. các phạm vi tạp chất có thể gây ra nhiều vấn đề, nhấn mạnh sự cần thiết phải có biện pháp toàn diện phân tích khí.

Những kẻ gây rắc rối phổ biến nhất là gì? Xác định tạp chất trong khí dùng cho thiết bị điện tử.

Khi chúng ta nói về tạp chất trong khí dành cho điện tử và chất bán dẫn lĩnh vực này, chúng tôi đang xem xét một nhóm nhân vật đa dạng, mỗi nhân vật đều có khả năng gây ra tác hại đáng kể. Những cái này tạp chất cần phát hiện rộng rãi có thể được phân loại thành các dạng khí, kim loại và hạt. Hiểu được những kẻ gây rối phổ biến này là bước đầu tiên để đạt được hiệu quả phân tích tạp chất và kiểm soát. cụ thể tạp chất hiện diện có thể khác nhau tùy thuộc vào bản thân khí, phương pháp sản xuất, bảo quản và xử lý nó.

Khí tạp chất là các loại khí khác có mặt trong chính khí đặc biệt. Ví dụ, trong độ tinh khiết cao nitơ, khí thông thường tạp chất có thể bao gồm oxy (O₂), độ ẩm (H₂O), carbon dioxide (CO₂), carbon monoxide (CO) và hydrocarbon (CHₓ). Oxy và độ ẩm đặc biệt có vấn đề vì chúng có tính phản ứng cao và có thể dẫn đến quá trình oxy hóa không mong muốn của chất bán dẫn vật liệu hoặc thiết bị xử lý. Ngay cả trong một khí trơ giống argon, chúng có thể hiện diện ở mức độ dấu vết. Với tư cách là một công ty, chúng tôi thường thấy các yêu cầu phân tích một nhiều loại tạp chất, bao gồm cả những loài phản ứng này. Ví dụ: khả năng của chúng tôi bao gồm sản xuất các sản phẩm phức tạp Hỗn hợp khí sản phẩm, trong đó kiểm soát từng thành phần, bao gồm cả khí tiềm năng tạp chất, là điều quan trọng nhất.

Tạp chất kim loại là một mối quan tâm lớn khác. Đây là các nguyên tử của các kim loại như natri (Na), kali (K), canxi (Ca), sắt (Fe), đồng (Cu), niken (Ni), crom (Cr) và nhôm (Al). Chúng có thể bắt nguồn từ nguyên liệu thô, thiết bị sản xuất (như đường ống và lò phản ứng) hoặc thậm chí là bình gas bản thân nếu không được điều trị đúng cách. Như đã đề cập, những tạp chất kim loại có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất điện của chất bán dẫn thiết bị. Việc phát hiện những thứ này ở mức ppb hoặc ppt đòi hỏi các kỹ thuật phân tích có độ nhạy cao như Phép đo khối phổ plasma kết hợp cảm ứng (ICP-MS). Chúng ta cũng cần xem xét hạt vấn đề. Đây là những hạt rắn hoặc lỏng cực nhỏ lơ lửng trong dòng khí. Chúng có thể gây ra các khuyết tật vật lý trên tấm bán dẫn, chặn vòi phun trong thiết bị hoặc gây ra các vấn đề khác. chất gây ô nhiễm. Lọc là chìa khóa để loại bỏ các hạt, nhưng việc theo dõi mức độ của chúng cũng là một phần của quá trình toàn diện chất lượng khí đốt chương trình. Một số khí đặc biệt điện tử cũng là khí ăn mòn hoặc khí độc, điều này làm tăng thêm mức độ phức tạp khác cho việc xử lý và phân tích, đảm bảo rằng tạp chất profile không làm trầm trọng thêm những mối nguy hiểm này.

ICP-MS: Tiêu chuẩn vàng để phát hiện tạp chất kim loại trong khí bán dẫn?

Khi nói đến phân tích tạp chất kim loại TRONG khí có độ tinh khiết cực cao, Phép đo khối phổ plasma kết hợp cảm ứng, hoặc ICP-MS, được coi là một công nghệ hàng đầu. Đó là một kỹ thuật phân tích mạnh mẽ có thể phát hiện và định lượng nhiều loại tạp chất nguyên tố, thường giảm xuống mức thấp đáng kinh ngạc – hãy nghĩ đến phần nghìn tỷ (ppt) hoặc thậm chí phần nghìn tỷ (ppq) đối với một số nguyên tố. Sự nhạy cảm này chính xác là lý do tại sao ICP-MS đã trở nên rất quan trọng đối với chất bán dẫn ngành công nghiệp, nơi mà, như chúng ta đã thảo luận, ngay cả những dấu vết nhỏ nhất của tạp chất kim loại có thể gây bất lợi cho chất lượng sản phẩm.

Làm thế nào ICP-MS nó có tác dụng kỳ diệu không? Nói một cách đơn giản, mẫu khí (hoặc dung dịch có nguồn gốc từ khí) được đưa vào plasma rất nóng, thường được làm bằng argon. Plasma này đạt nhiệt độ từ 6.000 đến 10.000°C, đủ năng lượng để phá vỡ các phân tử khí và ion hóa các nguyên tử có mặt, bao gồm cả bất kỳ nguyên tử nào. tạp chất kim loại. Những ion này sau đó được tách ra khỏi plasma và được dẫn vào máy quang phổ khối. Máy quang phổ khối hoạt động giống như một bộ lọc rất chính xác, tách các ion dựa trên tỷ lệ khối lượng trên điện tích của chúng. MỘT máy dò sau đó đếm số ion cho từng khối lượng cụ thể, cho phép chúng ta xác định những nguyên tố nào có mặt và với số lượng bao nhiêu. Khả năng của ICP-MS để quét phổ rộng của tạp chất kim loại trong khí đặc biệt đồng thời mang lại hiệu quả cao.

Trong khi ICP-MS cực kỳ mạnh mẽ nhưng không phải không có thách thức, đặc biệt là khi đối phó với khí dùng trong chất bán dẫn chế tạo. Một cách tiếp cận phổ biến là bẫy tạp chất từ một thể tích khí lớn vào môi trường thu thập hoặc vào chất lỏng, sau đó được phân tích bằng ICP-MS. Tuy nhiên, trực tiếp phun khí trực tiếp vào ICP-MS hệ thống cũng đang trở nên phổ biến hơn đối với một số ứng dụng nhất định, mặc dù nó đòi hỏi các giao diện chuyên dụng. Việc lựa chọn phương pháp nào phụ thuộc vào điều kiện cụ thể tạp chất khí quan tâm, khí ma trận, và yêu cầu giới hạn phát hiện. Tại Huazhong Gas, chúng tôi đầu tư mạnh vào thiết bị phân tích hiện đại, bao gồm ICP-MS khả năng, bởi vì chúng tôi biết rằng việc cung cấp đáng tin cậy phân tích tạp chất dữ liệu là nền tảng cho sự tin tưởng mà khách hàng đặt vào chúng tôi điện tử có độ tinh khiết cao chất khí. Độ chính xác của ICP-MS giúp đảm bảo rằng độ tinh khiết của khí đáp ứng được những yêu cầu khắt khe về lớp điện tử nguyên vật liệu.

Tại sao độ tinh khiết của khí ổn định là điều không thể thương lượng đối với ngành công nghiệp điện tử và bán dẫn?

Sự cần thiết phải kiên định độ tinh khiết của khí trong ngành công nghiệp điện tử và bán dẫn không chỉ là một sở thích; đó là yêu cầu cơ bản được thúc đẩy bởi tính chất vật lý và kinh tế của việc sản xuất thiết bị hiện đại. BẰNG chất bán dẫn các tính năng của thiết bị thu nhỏ lại ở quy mô nanomet, độ nhạy của chúng với bất kỳ dạng nào sự ô nhiễm tên lửa tăng vọt. MỘT tạp chất điều đó có thể không đáng kể ở các thiết bị cũ hơn, lớn hơn giờ đây có thể gây ra những lỗi nghiêm trọng ở các chip tiên tiến. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất – tỷ lệ chip tốt trên mỗi tấm wafer – và ngay cả một sự sụt giảm nhỏ về năng suất cũng có thể khiến doanh thu bị mất hàng triệu đô la cho một công ty. chất bán dẫn nhà sản xuất.

Hãy nghĩ về kiến ​​trúc phức tạp của bộ vi xử lý hoặc chip nhớ hiện đại. Nó chứa hàng tỷ bóng bán dẫn, mỗi bóng bán dẫn là một tuyệt tác của kỹ thuật thu nhỏ. Hiệu suất của các bóng bán dẫn này phụ thuộc vào tính chất điện chính xác của chất bán dẫn do đó, các vật liệu được sử dụng rất dễ bị ảnh hưởng bởi tạp chất. Ví dụ, nhất định tạp chất kim loại có thể tạo ra các mức năng lượng không mong muốn trong khe hở dải silicon, dẫn đến tăng dòng rò hoặc giảm tính di động của sóng mang. Điều này có nghĩa là các thiết bị chậm hơn, kém hiệu quả hơn hoặc hoàn toàn không hoạt động. Khí tạp chất như oxy hoặc hơi ẩm có thể dẫn đến sự hình thành các lớp oxit ngoài ý muốn, làm thay đổi độ dày màng hoặc các đặc tính giao diện quan trọng cho hoạt động của thiết bị. tổng thể chất lượng khí đốt dịch trực tiếp sang chất lượng sản phẩm và độ tin cậy.

Hơn nữa, ngành công nghiệp điện tử và bán dẫn được đặc trưng bởi các quy trình sản xuất rất phức tạp và tốn kém. Một đĩa đơn chất bán dẫn nhà máy chế tạo ("fab") có thể tiêu tốn hàng tỷ đô la để xây dựng và trang bị. các khí được sử dụng là không thể thiếu trong nhiều bước quy trình tốn kém này. Nếu một khí đặc biệt bị ô nhiễm bởi một tạp chất, nó không chỉ ảnh hưởng đến các tấm bán dẫn hiện đang được xử lý; nó cũng có thể gây ô nhiễm cho chính thiết bị xử lý đắt tiền. Điều này có thể dẫn đến thời gian ngừng hoạt động kéo dài để làm sạch và tái thẩm định, làm tăng thêm chi phí và làm gián đoạn lịch trình sản xuất – một điểm khó khăn lớn đối với những người như Mark Shen, người dựa vào việc giao hàng kịp thời để đáp ứng nhu cầu của khách hàng. Vì vậy, việc đảm bảo các độ tinh khiết của khí đặc biệt điện tử thông qua nghiêm ngặt phân tích tạp chất là một chiến lược giảm thiểu rủi ro quan trọng cho toàn bộ chuỗi cung ứng. Sự tập trung vào khí có độ tinh khiết cao không ngừng nghỉ vì số tiền đặt cược cực kỳ cao.

Chúng ta phải đối mặt với những thách thức chính nào khi phân tích tạp chất kim loại trong các loại khí đặc biệt?

Phân tích tạp chất kim loại TRONG khí đặc biệt, đặc biệt là những thứ được sử dụng trong chất bán dẫn ngành, đặt ra một loạt thách thức đặc biệt. Khó khăn chính bắt nguồn từ nồng độ cực thấp mà những chất này tạp chất có thể có vấn đề – thường ở phạm vi phần tỷ (ppb) hoặc thậm chí phần nghìn tỷ (ppt). Việc phát hiện và định lượng chính xác những lượng nhỏ như vậy không chỉ đòi hỏi các thiết bị phân tích có độ nhạy cao như ICP-MS mà còn có môi trường phân tích đặc biệt sạch sẽ và các quy trình xử lý mẫu tỉ mỉ để tránh ảnh hưởng từ bên ngoài sự ô nhiễm.

Một thách thức đáng kể là việc giới thiệu mẫu. Nhiều khí đặc biệt được sử dụng TRONG thiết bị điện tử có tính phản ứng cao, ăn mòn hoặc thậm chí tự cháy (tự bốc cháy trong không khí). Chuyển giao những thông tin này một cách an toàn và hiệu quả chất khí thành một công cụ phân tích như một ICP-MS mà không làm thay đổi mẫu khí hoặc làm nhiễm bẩn thiết bị cần có các giao diện và quy trình xử lý chuyên dụng. Ví dụ, tiêm trực tiếp một khí ăn mòn như hydro clorua (HCl) thành chất chuẩn ICP-MS hệ thống có thể làm hỏng nó nghiêm trọng. Do đó, các phương pháp gián tiếp, chẳng hạn như bẫy hấp thụ (cho khí qua chất lỏng để thu giữ tạp chất) hoặc bẫy đông lạnh thường được sử dụng. Tuy nhiên, những phương pháp này có thể đưa ra những nguồn tiềm năng sự ô nhiễm hoặc mất chất phân tích nếu không được thực hiện hoàn hảo. Sự lựa chọn của khí mang để pha loãng, nếu cần, cũng phải hoàn hảo sự tinh khiết.

Một thách thức khác là “hiệu ứng ma trận”. Số lượng lớn khí đốt chính nó (ví dụ: argon, nitơ, hydro) có thể cản trở việc phát hiện dấu vết tạp chất. Ví dụ, trong ICP-MS, plasma hình thành từ khối khí đốt có thể tạo ra các ion đa nguyên tử có cùng tỷ lệ khối lượng trên điện tích như một số mục tiêu tạp chất kim loại, dẫn đến kết quả dương tính giả hoặc định lượng không chính xác. Các nhà phân tích phải sử dụng các kỹ thuật như tế bào va chạm/phản ứng trong ICP-MS hoặc phép đo phổ khối có độ phân giải cao để khắc phục các nhiễu quang phổ này. Hơn nữa, các tiêu chuẩn hiệu chuẩn được sử dụng để định lượng tạp chất kim loại phải cực kỳ chính xác và có thể truy nguyên, đồng thời toàn bộ quá trình phân tích phải được xác nhận để đảm bảo độ tin cậy của phân tích tạp chất kết quả. Chúng tôi, với tư cách là nhà cung cấp, cũng lo lắng về tính toàn vẹn của bình gas và tiềm năng đóng góp của họ tạp chất kim loại theo thời gian, đòi hỏi phải kiểm soát chất lượng liên tục.

Việc sử dụng thiết bị trao đổi khí có thể nâng cao độ chính xác của phép đo tạp chất dạng vết không?

Đúng, sử dụng thiết bị trao đổi khí thực sự có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc nâng cao độ chính xác của đo tạp chất vết, đặc biệt là khi đối mặt với thử thách khí đốt ma trận hoặc khi nhắm đến mức cực thấp giới hạn phát hiện. MỘT thiết bị trao đổi khí, đôi khi được gọi là hệ thống loại bỏ ma trận, về cơ bản hoạt động bằng cách loại bỏ có chọn lọc phần lớn khí đốt (thành phần chính của mẫu khí) trong khi tập trung dấu vết tạp chất quan tâm. Bước cô đặc trước này có thể cải thiện đáng kể độ nhạy của các kỹ thuật phân tích tiếp theo như ICP-MS hoặc máy sắc ký khí hệ thống.

Nguyên tắc đằng sau nhiều thiết bị trao đổi khí liên quan đến màng bán thấm hoặc cơ chế hấp phụ/giải hấp chọn lọc. Ví dụ, màng palladium có thể được sử dụng để loại bỏ có chọn lọc hydro khỏi hỗn hợp khí, cho phép khác tạp chất trong khí được tập trung và chuyển đến một máy dò. Tương tự, các vật liệu hấp phụ cụ thể có thể bẫy một số tạp chất từ một dòng chảy khí đốt dòng, sau đó có thể được giải hấp nhiệt trong một thể tích nhỏ hơn của chất sạch khí mang để phân tích. Bằng cách giảm số lượng lớn khí đốt đạt tới máy dò, các thiết bị này giảm thiểu nhiễu ma trận, giảm nhiễu nền và tăng hiệu quả tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cho mục tiêu dấu vết tạp chất. Điều này có thể dẫn tới mức thấp hơn giới hạn phát hiện.

Lợi ích của sử dụng thiết bị trao đổi khí đặc biệt rõ ràng khi phân tích tạp chất trong điện tử các khí khó xử lý trực tiếp hoặc gây nhiễu đáng kể cho các thiết bị phân tích. Ví dụ, khi cố gắng đo vết oxy hoặc độ ẩm trong môi trường có khả năng phản ứng cao khí đặc biệt, Một thiết bị trao đổi khí có khả năng có thể tách những thứ này tạp chất trở nên lành tính hơn khí mang giống argon hoặc khí heli trước khi chúng đạt tới máy dò. Điều này không chỉ cải thiện độ chính xác mà còn có thể bảo vệ các thành phần phân tích nhạy cảm. Với tư cách là nhà sản xuất Khí Xenon xi lanh 50L có độ tinh khiết 99,999%, chúng tôi hiểu giá trị của những kỹ thuật tiên tiến như vậy trong việc xác minh những trường hợp đặc biệt sự tinh khiết hiếm và khí đặc biệt. Công nghệ này hỗ trợ những vấn đề quan trọng thanh lọc khí và các giai đoạn xác minh.

Liên kết quan trọng: Phân tích tạp chất trong khí được sử dụng trực tiếp trong sản xuất chất bán dẫn.

các khí được sử dụng trực tiếp trong sản xuất chất bán dẫn là huyết mạch của quá trình sản xuất. Chúng bao gồm không chỉ khí số lượng lớn như nitơ và argon, mà còn có một loạt các khí đặc biệt điện tử chẳng hạn như khí epitaxy (ví dụ: silane, germane để phát triển các lớp tinh thể), khắc khí (ví dụ: NF₃, SF₆, Cl₂ để tạo mẫu), khí cấy ion (ví dụ: arsine, phosphine, boron triflorua để pha tạp) và các loại khí lắng đọng. Đối với mỗi trong số này khí cần thiết, mức độ và loại chấp nhận được tạp chất được xác định nghiêm ngặt bởi vì bất kỳ sai lệch nào cũng có thể trực tiếp chuyển thành khiếm khuyết trên chất bán dẫn bánh xốp. Điều này làm cho phân tích tạp chất cho những điều này quá trình khí một bước kiểm soát chất lượng hoàn toàn quan trọng.

Hãy xem xét sự lắng đọng của một lớp silicon dioxide mỏng, một chất cách điện phổ biến trong bóng bán dẫn. Nếu oxy khí được sử dụng vì quá trình này có chứa hydrocarbon tạp chất, carbon có thể được tích hợp vào lớp oxit, làm giảm đặc tính cách điện của nó và có khả năng dẫn đến hỏng thiết bị. Tương tự, nếu một bản khắc khí đốt chứa đựng điều bất ngờ tạp chất, nó có thể làm thay đổi tốc độ ăn mòn hoặc độ chọn lọc, dẫn đến các đặc điểm quá lớn, quá nhỏ hoặc có hình dạng không chính xác. Thậm chí một tạp chất trong một khí trơ giống bình chứa khí argon được sử dụng để phún xạ có thể bám lên bề mặt wafer, ảnh hưởng đến chất lượng màng. Tác động của một tạp chất thường mang tính quy trình cụ thể, có nghĩa là một tạp chất dung nạp trong một bước có thể là một điều quan trọng chất gây ô nhiễm trong một cái khác.

Mối liên kết quan trọng này đòi hỏi một cách tiếp cận toàn diện để phân tích tạp chất. Nó không chỉ là kiểm tra sản phẩm cuối cùng; nó liên quan đến việc giám sát nguyên liệu thô, dòng sản phẩm trong quá trình và cuối cùng khí đốt các giai đoạn thanh lọc. Vì chuyên ngành bán dẫn khí, các thông số kỹ thuật cho tạp chất trong chất bán dẫn các ứng dụng thường cực kỳ chặt chẽ, vượt quá giới hạn của việc phát hiện phân tích. Chúng tôi hợp tác chặt chẽ với khách hàng trong chất bán dẫn và điện tử lĩnh vực để hiểu cụ thể của họ tạp chất độ nhạy cảm khác nhau khí và hỗn hợp khí. Cách tiếp cận hợp tác này giúp đảm bảo rằng khí đặc biệt tinh khiết chúng tôi cung cấp luôn đáp ứng các yêu cầu khắt khe của quy trình sản xuất tiên tiến của họ. Thách thức nằm ở việc phát hiện một nhiều loại tạp chất ở mức độ ngày càng giảm.

Ngoài phòng thí nghiệm: Các biện pháp thực hành tốt nhất để xử lý khí bán dẫn có độ tinh khiết cao nhằm ngăn ngừa ô nhiễm.

Đảm bảo sự độ tinh khiết của khí đặc biệt điện tử không kết thúc khi khí đốt rời khỏi cơ sở sản xuất của chúng tôi. Duy trì điều đó sự tinh khiết cho đến lúc sử dụng được chất bán dẫn fab đòi hỏi sự chú ý tỉ mỉ trong việc xử lý, lưu trữ và phân phối. Kể cả cao nhất khí tinh khiết có thể bị ô nhiễm nếu không được quản lý đúng cách. Tại Huazhong Gas, chúng tôi không chỉ tập trung vào sản xuất khí có độ tinh khiết cao mà còn tư vấn cho khách hàng của chúng tôi về các biện pháp thực hành tốt nhất để ngăn chặn sự ô nhiễm.

Các phương pháp hay nhất chính bao gồm:

• Lựa chọn thành phần: Tất cả các bộ phận trong hệ thống phân phối khí – bao gồm bình gas, bộ điều chỉnh, van, ống và phụ kiện – phải được làm từ vật liệu thích hợp (ví dụ: thép không gỉ được đánh bóng bằng điện) và được làm sạch và chứng nhận đặc biệt cho độ tinh khiết cực cao (UHP) dịch vụ. Sử dụng vật liệu không phù hợp có thể dẫn đến thoát khí tạp chất hoặc một tạp chất kim loại thấm vào dòng khí.
• Tính toàn vẹn của hệ thống: Hệ thống phân phối khí phải kín. Ngay cả những rò rỉ nhỏ cũng có thể cho phép khí quyển chất gây ô nhiễm như oxy, độ ẩm và hạt vật chất xâm nhập vào hệ thống, làm tổn hại độ tinh khiết của khí. Kiểm tra rò rỉ thường xuyên là điều cần thiết.
• Thủ tục thanh lọc: Quy trình làm sạch thích hợp là rất quan trọng mỗi khi thực hiện kết nối hoặc thay đổi xi lanh. Điều này liên quan đến việc xóa các dòng bằng một khí trơ có độ tinh khiết cao (giống argon hoặc nitơ) để loại bỏ không khí bị mắc kẹt hoặc tạp chất. Làm sạch không đủ là một nguồn phổ biến của sự ô nhiễm. Chúng tôi thường khuyên dùng các bảng thanh lọc tự động để đảm bảo tính nhất quán.
• Thiết bị chuyên dụng: Sử dụng bộ điều chỉnh và đường dây chuyên dụng cho từng trường hợp cụ thể chất khí hoặc gia đình của chất khí có thể ngăn chặn sự lây nhiễm chéo. Điều này đặc biệt quan trọng khi chuyển đổi giữa một khí trơ và phản ứng hoặc khí ăn mòn.
• Xử lý xi lanh: Bình gas nên được xử lý cẩn thận để tránh thiệt hại. Chúng phải được bảo quản ở những khu vực được chỉ định, thông thoáng và phải thực hiện việc quản lý hàng tồn kho theo kiểu "nhập trước, xuất trước". sử dụng độ ẩm và oxy chuyên dụng máy phân tích tại các điểm quan trọng cũng có thể giúp theo dõi mọi sự xâm nhập của các chất thông thường này tạp chất.

Đối với những khách hàng như Mark Shen, những người đang mua khí để bán lại hoặc sử dụng trong sản xuất, việc hiểu rõ các phương pháp xử lý này là rất quan trọng để duy trì chất lượng sản phẩm họ hứa với khách hàng của mình. Đó là trách nhiệm chung. Chúng tôi đảm bảo xi lanh hydro Ví dụ, các sản phẩm được lấp đầy và bảo trì để ngăn ngừa tạp chất xâm nhập, nhưng hệ thống của người dùng cuối cũng đóng vai trò quan trọng không kém. Cuộc chiến chống lại tạp chất là một nỗ lực không ngừng từ sản xuất đến ứng dụng.

Nhìn vào quả cầu pha lê: Chúng ta có thể mong đợi những cải tiến nào trong tương lai trong việc phát hiện tạp chất cho khí cấp điện tử?

Cuộc tìm kiếm ngày càng cao hơn sự tinh khiết TRONG khí cấp điện tử và nhạy cảm hơn phát hiện tạp chất phương pháp là một hành trình liên tục, được thúc đẩy bởi tốc độ đổi mới không ngừng trong chất bán dẫn ngành công nghiệp. Khi các tính năng của thiết bị thu hẹp hơn nữa trong lĩnh vực dưới 10 nanomet và các vật liệu cũng như kiến ​​trúc mới xuất hiện (như bóng bán dẫn 3D NAND và Gate-All-Around), tác động của thậm chí còn mờ nhạt hơn. dấu vết tạp chất sẽ trở nên rõ rệt hơn. Điều này sẽ đòi hỏi những tiến bộ hơn nữa trong cả hai thanh lọc khí công nghệ và phân tích tạp chất khả năng.

Chúng ta có thể dự đoán một số xu hướng:

• Giới hạn phát hiện thấp hơn: Các kỹ thuật phân tích như ICP-MS, Sắc ký khí-Khối phổ (GC-MS) và Quang phổ vòng xuống khoang (CRDS) sẽ tiếp tục phát triển, thúc đẩy giới hạn phát hiện cho một phạm vi rộng hơn phạm vi tạp chất xuống mức ppt một chữ số hoặc thậm chí vào miền ppq. Điều này sẽ đòi hỏi sự đổi mới về nguồn ion, máy phân tích khối lượng và máy dò công nghệ.
• Giám sát tại chỗ và theo thời gian thực: Nhu cầu ngày càng tăng đối với các hệ thống phân tích có thể giám sát độ tinh khiết của khí trong thời gian thực, trực tiếp tại điểm sử dụng trong chất bán dẫn tuyệt vời. Điều này cho phép phát hiện ngay lập tức bất kỳ sự ô nhiễm sự kiện hoặc sự trôi dạt trong tạp chất mức độ, cho phép hành động khắc phục nhanh hơn và giảm thiểu thất thoát sản phẩm. Các cảm biến thu nhỏ và thuật toán hóa học tiên tiến sẽ đóng một vai trò quan trọng ở đây.
• Phân tích hỗn hợp khí phức tạp: Tương lai chất bán dẫn các quy trình có thể phức tạp hơn hỗn hợp khí với nhiều thành phần phản ứng. Phân tích tạp chất trong các ma trận đầy thách thức như vậy sẽ đòi hỏi các chiến lược phân tích mới và các công cụ giải thích dữ liệu phức tạp. Khả năng đo lường một tạp chất trong một thành phần mà không có sự can thiệp từ những thành phần khác sẽ rất quan trọng.
• Tập trung vào các tạp chất "sát thủ": Nghiên cứu sẽ tiếp tục xác định cụ thể tạp chất trong chất bán dẫn quá trình xử lý có tác động lớn không tương xứng đến hiệu suất hoặc năng suất của thiết bị, ngay cả ở mức cực thấp. Các phương pháp phân tích sẽ ngày càng nhắm tới những “sát thủ” này tạp chất.
• Phân tích dữ liệu và AI: Lượng dữ liệu khổng lồ được tạo ra bởi Advanced phân tích tạp chất các hệ thống sẽ được tận dụng bằng AI và học máy để xác định xu hướng, dự đoán tiềm năng sự ô nhiễm vấn đề và tối ưu hóa thanh lọc khí quá trình. Điều này có thể giúp kiểm soát chất lượng một cách chủ động hơn là giải quyết vấn đề một cách thụ động.

Tại Huazhong Gas, chúng tôi cam kết luôn đi đầu trong những phát triển này. Chúng tôi liên tục đầu tư vào nghiên cứu và phát triển, hợp tác với các đối tác trong ngành và các tổ chức học thuật để nâng cao khoa học về khí có độ tinh khiết cao sản xuất và phân tích tạp chất. Đối với khách hàng của chúng tôi, bao gồm cả những người quan tâm đến chất lượng như Mark Shen, điều này có nghĩa là nguồn cung cấp đáng tin cậy khí đặc biệt điện tử đáp ứng nhu cầu ngày càng phát triển của ngành công nghiệp điện tử và bán dẫn. Phạm vi của chúng tôi Heli, được biết đến với tính trơ và được sử dụng trong các ứng dụng chuyên biệt, cũng được hưởng lợi từ sự giám sát phân tích nâng cao này để đảm bảo mức tối thiểu tạp chất cấp độ.

Những điểm chính cần nhớ:

• Khí đặc biệt điện tử là cơ bản để sản xuất chất bán dẫn, và của họ sự tinh khiết là không thể thương lượng.
• Thậm chí dấu vết tạp chất, được đo bằng ppb hoặc ppt, có thể gây ra các khuyết tật đáng kể và làm giảm năng suất ở chất bán dẫn thiết bị.
• Chung tạp chất trong khí bao gồm các loại khí khác (như O₂, H₂O), tạp chất kim loại, Và hạt vấn đề.
• ICP-MS là một công nghệ nền tảng để phát hiện một nhiều loại tạp chất, đặc biệt tạp chất kim loại, ở mức cực thấp.
• Bảo trì độ tinh khiết của khí yêu cầu xử lý tỉ mỉ và tính toàn vẹn của hệ thống từ bình gas đến mức sử dụng để ngăn chặn sự ô nhiễm.
• Tương lai sẽ còn thấp hơn nữa giới hạn phát hiện, giám sát thời gian thực và điều khiển bằng AI phân tích tạp chất vì lớp điện tử chất khí.
• Kiểm soát mọi tiềm năng tạp chất là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm và độ tin cậy của hiện đại thiết bị điện tử.