Die entscheidende Rolle von Gasverteilungssystemen in der Halbleiterindustrie!

Bei der Halbleiterherstellung erledigen Gase alle Arbeit und Laser erhalten die gesamte Aufmerksamkeit. Während Laser die Transistormuster in das Silizium einbrennen, ist es eine Reihe von Gasen, die zuerst das Silizium ablagernd abbauen und den Laser zerlegen, um vollständige Schaltkreise herzustellen. Es ist nicht überraschend, dass diese Gase, die zur Entwicklung von Mikroprozessoren durch einen mehrstufigen Prozess verwendet werden, von hoher Reinheit sind. Neben dieser Einschränkung haben viele von ihnen weitere Bedenken und Einschränkungen. Einige der Gase sind kryogen, andere korrosiv, und wieder andere hochgradig toxisch.

Im Ganzen genommen machen diese Einschränkungen die Herstellung von Gasverteilungssystemen für die Halbleiterindustrie zu einer erheblichen Herausforderung. Die Materialvorgaben sind anspruchsvoll. Neben den Materialvorgaben ist ein Gasverteilungsarray eine komplexe elektromechanische Anordnung voneinander verbundenen Systemen. Die Umgebungen, in denen sie zusammengebaut werden, sind komplex und überlappen sich. Die endgültige Fertigung erfolgt vor Ort als Teil des Installationsprozesses. Orbitales Schweißen hilft dabei, den hohen Spezifikationsanforderungen an Gasverteilungssysteme gerecht zu werden, während es die Fertigung in engen und herausfordernden Umgebungen erleichtert.

Wie Gase in der Halbleiterindustrie verwendet werden

Bevor versucht wird, die Herstellung eines Gasverteilungssystems zu planen, ist es notwendig, zumindest die Grundlagen der Halbleiterherstellung zu verstehen. Im Kern verwenden Halbleiter Gase, um nahezu elementare Feststoffe auf einer Oberfläche in einem hochgradig kontrollierten Verfahren abzulagern. Diese abgelagerten Feststoffe werden dann durch die Einführung zusätzlicher Gase, Laser, chemischer Etchants und Wärme verändert. Die Schritte im breiten Prozess sind:

Ablagerung: Dies ist der Prozess der Erstellung der initialen Siliziumwafer. Silizium-Vorgänger-Gase werden in ein Vakuumentlagerungskammer gepumpt und bilden durch chemische oder physikalische Wechselwirkungen dünne Siliziumwafer.

Photolithografie: Der Foto-Teil bezieht sich auf Laser. Im extremen Ultraviolett-Lithografie (EUV)-Spektrum, das zur Herstellung der leistungsfähigsten Chips verwendet wird, wird ein Kohlendioxid-Laser eingesetzt, um die Mikroprozessorschaltkreise in den Wafer einzubrennen.

Etimieren: Während des Etch-Prozesses wird Halogen-Kohlenstoff-Gas in die Kammer gepumpt, um ausgewählte Materialien im Siliziumsubstrat zu aktivieren und aufzulösen. Dieser Prozess graviert das laser gedruckte Schaltkreisdesign effektiv in das Substrat ein.

Dotierung: Dies ist ein zusätzlicher Schritt, der die Leitfähigkeit der etchierten Oberfläche ändert, um die genauen Bedingungen zu bestimmen, unter denen der Halbleiter leitet.

Annealing: In diesem Prozess werden Reaktionen zwischen Waferschichten durch erhöhten Druck und Temperatur ausgelöst. Im Wesentlichen vervollständigt es die Ergebnisse des vorherigen Prozesses und erstellt den finalen Prozessor in der Wafer.

Kammer- und Leitungsbereinigung: Die bei den vorherigen Schritten verwendeten Gase, insbesondere bei der Ätzung und dem Dotieren, sind oft stark toxisch und reaktiv. Daher muss die Prozesskammer und die sie versorgenden Gasleitungen mit neutralisierenden Gasen gefüllt werden, um schädliche Reaktionen zu reduzieren oder vollständig zu beseitigen, und anschließend mit Edelgasen, um das Eindringen von verunreinigenden Gasen aus der Außenumgebung zu verhindern.

Gasverteilungssysteme in der Halbleiterindustrie sind oft komplex, aufgrund der vielen verschiedenen Gase und der engen Kontrolle von Gasfluss, Temperatur und Druck, die im Laufe der Zeit aufrechterhalten werden müssen. Dies wird durch die ultrahohen Reinheitsanforderungen für jedes Gas im Prozess weiter kompliziert. Die Gase, die im vorherigen Schritt verwendet wurden, müssen aus den Leitungen und Kammern abgelassen oder anderweitig neutralisiert werden, bevor der nächste Prozessschritt beginnen kann. Dies bedeutet, dass es eine große Anzahl an spezialisierten Leitungen gibt, Schnittstellen zwischen geschweißten Rohrsystemen und Schläuchen, Schnittstellen zwischen Schläuchen und Röhren sowie Gasregler- und Sensoren-Schnittstellen, sowie Schnittstellen zwischen all diesen oben genannten Komponenten und Ventilen und Dichtsystemen, die darauf ausgelegt sind, Pipeline-Verunreinigungen des Erdgasversorgungsnetzes zu verhindern.

Darüber hinaus werden Reinraum-Äußeres und Spezialgase mit Bulk-Gas-Versorgungssystemen in Reinraumbereichen und spezialisierten begrenzten Räumen ausgestattet, um bei ungewollten Lecks jegliche Gefahren zu minimieren. Das Schweissen dieser Gasanlagen in einer derart komplexen Umgebung ist keine leichte Aufgabe. Mit Sorgfalt, Aufmerksamkeit für Details und dem richtigen Equipment kann diese Aufgabe jedoch erfolgreich abgeschlossen werden.

Herstellung von Gasverteilungssystemen in der Halbleiterindustrie

Die in Halbleiter-Gasverteilungssystemen verwendeten Materialien sind sehr unterschiedlich. Sie können Dinge wie PTFE-beschichtete Metallrohre und -schläuche zur Widerstandsfähigkeit gegen hochkorrosive Gase enthalten. Das am häufigsten verwendete Material für allgemeine Rohrleitungen in der Halbleiterindustrie ist 316L Edelstahl - eine niedrig-kohlenstoffhaltige Edelstahlvariante. Bei der Wahl zwischen 316L und 316 ist 316L widerstandsfähiger gegenüber intergranulärer Korrosion. Dies ist ein wichtiger Aspekt, wenn mit einer Reihe hochreaktiver und potentiell instabiler Gase umgegangen wird, die Kohlenstoff korrodieren können. Beim Schweißen von 316L Edelstahl werden weniger Kohlenstoffanreichungen freigesetzt. Es reduziert auch das Risiko von Kornranderosion, die zu Punktkorrosion in Schweißnähten und Wärmebeeinflussungsgebieten führen kann.

Um die Möglichkeit von Rohrkorrosion, die zu Produktlinienkorrosion und Verunreinigung führen kann, zu reduzieren, ist 316L Edelstahl, der mit reinem Argon-Schutzgas und Wolfram-Gas-Schutzschweissbahnen geschweißt wurde, der Standard in der Halbleiterindustrie. Der einzige Schweißprozess, der die benötigte Kontrolle bietet, um eine Hochreinheitsumgebung in Prozessrohren aufrechtzuerhalten, ist die automatisierte orbitale Schweisstechnik. Diese bietet die wiederholbare Prozesskontrolle, die benötigt wird, um den Schweiss bei der Fertigung von Gasverteilungssystemen für Halbleiter herzustellen. Die Tatsache, dass geschlossene orbitale Schweissköpfe die engen und schwierigen Räume an komplexen Kreuzungen zwischen den Prozessbereichen bewältigen können, ist ein erheblicher Vorteil dieses Verfahrens.

Shenzhen Wofei Technology Co., Ltd, mit über 10 Jahren Erfahrung im Bereich der Lieferung von Industrie- und Spezialgasen, Materialien, Gasversorgungssystemen und Gasingenieurwesen für den Halbleiter-, LED-, DRAM- und TFT-LCD-Markt, können wir Ihnen die Materialien zur Verfügung stellen, die Sie benötigen, um Ihre Produkte in den Vordergrund der Branche zu bringen. Wir können nicht nur eine breite Palette an Ventilen und Anschlussstücken für spezielle Gase im Halbleiterbereich anbieten, sondern auch Gasleitungsinstallationen und Ausrüstungsmontagen für unsere Kunden entwerfen.