Требования к чистоте газа для изготовления чипов и технологии его получения

Техническое описание требований к чистоте газа для изготовления чипов и технологии их получения

При производстве чипов чистота газа является ключевым фактором, определяющим качество и производительность продукции.От фотографии, гравировки до осаждения пленки и других ключевых технологических звеньев, микропримесей в газе могут вызвать цепную реакцию, что может привести к отклонению производительности чипа или даже утилизации.Требования к чистоте газа, технологии подготовки и меры по обеспечению качества приведены ниже:

I. Основные требования к чистоте газа

1. Общие газовые стандарты：
   • Чистота азота, водорода, кислорода, аргона, гелия и других газов должна быть более 99,9999999% (9N), в том числе содержание кислорода, воды, общего углеводорода и других примесей должно быть контролировано в пределах 1ppb (часть на миллиард).
   • Специальные процессы (например, процессы до 14 нм) требуют концентрации отдельных примесей ниже 0,1ppb (т. е. 100 ppt), что эквивалентно сложности поиска соли на стандартном футбольном поле.
2. Электронные специальные газа：
   • Чистота специальных газов для допирования (например, B2H6, PH3), эрозионных газов (например, CF4, NF3), газов для осаждения (например, SiH4, WF6) должна достигать 99,999% (5N) или более.
   • Высококачественные процессы (например, фотография EUV) требуют повышения чистоты газа до 99,9999% (6N), концентрация примесей должна быть контролирована на уровне ppt (часть на триллион).

II. Влияние примесей и контроль

1. Критические виды примесей：
   • Металлические примесеи (например, Fe, Cu): изменяют электрические свойства полупроводников, вызывая увеличение тока утечки.
   • Неметаллические примесеи (например, O2, H2O): могут вызвать реакцию окисления и нарушить однородность осаждения пленки.
   • Частичные загрязнители (> 0,1 мкм): могут вызвать короткое замыкание или открытое замыкание линии, что непосредственно влияет на выходность чипа.
2. Гарантия чистоты.：
   • Используется многоступенчатая система очистки, глубокое удаление примесей посредством адсорбции, катализации, ингаляции и т. д.
   • Устройство онлайн-мониторинга, измерение давления, расхода, точки росы и концентрации твердых частиц в режиме реального времени, частота сбора данных ≥ 1 раз / сек.

III. Основные технологии приготовления газа

1. Технология очистки сырья.：
   • Адсорбционный метод: использование адсорбентов, таких как молекулярный сит, активированный уголь, для удаления кислорода, воды, окиси углерода и других примесей, глубина удаления может достигать 0,01ppbv
   • Каталитический метод: катализация реакции метана с кислородом при высоких температурах для получения углекислого газа и воды, достижение глубокой очистки азота.
   • Ингационный метод: использование сплавных материалов для поглощения примесей при высокой температуре, главным образом используется для очистки аргона и гелия и рекуперации водорода.
2. Технология точного синтета：
   • Для таких специальных газов, как силан (SiH4), аммиак (NH3), необходимо точно контролировать условия реакции с помощью процесса химического газового осаждения (CVD).
   • Смесь должна быть составлена с точностью от ppm (часть на миллион) до pbb (часть на миллиард), как капель пигмента в бассейне.

IV. Систематическая интеграция и контроль качества

1. Конструкция системы газоснабжения：
   • Использование системы специального газа с автономным и управляемым контролем в целом процессе, охватывающей источник газа, установку очистки, сеть трубопроводов и компоненты обнаружения утечек.
   • Материал трубопровода из нержавеющей стали 316L, шероховатость внутренней стенки ≤0,4μm, сварка проходит электролизирующую полировку.
2. Системы контроля качества：
   • Регулярно проводятся высокоточные испытания, такие как газовая хроматография, ICP-MS (индуктивно-связанная плазменная масс-спектрометрия), чтобы гарантировать содержание примесей в соответствии со стандартом.
   • Проводить ежегодные испытания на давление трубопроводов и обнаружение утечки, при коэффициенте утечки более 5%, необходимо провести ремонт трубопроводной сети.

Тенденции в области технологических инноваций

1. Новая технология очистки：
   • Разработка передовых технологий, таких как мембранное разделение, низкотемпературная ректификация, повышение коэффициента рекуперации газа до более чем 95%.
   • Разработка интеллектуальной очистной системы, которая автоматически регулирует цикл регенерации адсорбента с помощью алгоритмов ИИ, снижая потребление энергии на 20% – 30%.
2. Зеленое направление подготовки：
   • Содействовать системе газоснабжения замкнутого цикла, реализовать рециркуляцию специального газа и сократить выбросы более чем на 30%.
   • Использование экологически чистой энергии, такой как водородная энергия, для управления очистным оборудованием и снижения интенсивности выбросов углерода.

Предприятиям-производителям чипов рекомендуется создать систему отслеживания качества газа и осуществлять управление на всем жизненном цикле каждой партии газа.Для непрерывной работы системы можно настроить интеллектуальную платформу мониторинга, собирать в режиме реального времени такие параметры, как чистота, давление, расход и т. д., прогнозировать состояние оборудования посредством анализа данных для обеспечения профилактического обслуживания.В то же время рекомендуется проводить проверку утечек трубопроводной сети ежеквартально, ежегодно поручать стороннему контрольному агентству выдавать полный отчет о качестве, чтобы обеспечить непрерывную и стабильную работу системы.