Producerea sistemelor de distribuție a gazelor în industria semiconductoare

În fabricația de semiconductori, gazele fac toată treaba și laserii primesc totă atenția. Deși laserii efectuează gravarea pașilor transistorului în siliciu, gravarea care depune inițial siliciul și descompune laserul pentru a crea circuite complete este o serie de gaze. Nu este surprinzător că aceste gaze, care sunt folosite pentru a dezvolta microprocesoare printr-un proces multi-etapă, sunt de o puritate ridicată. În plus față de această limitare, multe dintre ele au alte probleme și limitări. Unele dintre gaze sunt criogenice, altele sunt corozive, iar încă altele sunt extrem de toxice.

În ansamblu, aceste limite fac ca producerea sistemelor de distribuție a gazei pentru industria semiconductoarelor să fie o provocare considerabilă. Specificațiile materialelor sunt exigente. În plus față de specificațiile materialelor, un tablou de distribuție a gazei este un tablou electromecanic complex de sisteme interconectate. Mediile în care sunt montate sunt complexe și se suprapun. Fabricarea finală are loc pe teren ca parte a procesului de instalare. Suhanul orbital ajută la îndeplinirea specificațiilor ridicate ale cerințelor de distribuție a gazei, în timp ce face producerea în mediile strânse și provocatoare mult mai gestionabilă.

Cum industria semiconductoarelor utilizează gaze

Înainte de a încerca să planificați fabricarea unui sistem de distribuție a gazei, este necesar să înțelegeți cel puțin noțiunile de bază ale fabricației de semiconductori. În esență, semiconductoarele folosesc gaze pentru a depune solide aproape elementari pe o suprafață într-un mod extrem de controlat. Aceste solide depuse sunt apoi modificate prin introducerea altor gaze, laseri, etchenți chimici și căldură. Pașii din procesul larg sunt:

Depunere: Acesta este procesul de creare a plăcii inițiale de siliciu. Gazele precursori de siliciu sunt introduse într-o cameră de depunere sub vacuu și formează plăci subțiri de siliciu prin interacțiuni chimice sau fizice.

Fotolitografie: Secțiunea foto se referă la laseri. În spectrul de litografie cu ultraviolet extrem (EUV) folosit pentru a fabrica cele mai avansate plăci, un laser de dioxid de carbon este folosit pentru a usura circuitele microprocesorului în placa.

Grădinițare: Pe durata procesului de grădinițare, un gaz halogen-carbon este introdus în cameră pentru a activa și dizolva materialele selectate din substratul de siliciu. Acest proces înotreabă efectiv circuitele imprimate cu laser pe substrat.

Doping: Aceasta este o etapă suplimentară care modifică conductivitatea suprafeței grădinite pentru a determina condițiile exacte în care semiconductoarea conduce.

Anelaj: În acest proces, reacțiile între straturi de plăcuță sunt declanșate prin presiune și temperaturi ridicate. Esențial, acesta consolidează rezultatele procesului anterior și creează procesorul finalizat în plăcuță.

Curățarea camerei și a liniilor: Gazele utilizate în pașii precedenți, în special în etapasul de erodare și dopare, sunt adesea extrem de toxice și reactice. Prin urmare, camera de proces și liniile de gaze care o alimentează trebuie umplute cu gaze neutralizatoare pentru a reduce sau elimina reacțiunile nocive, iar apoi umplute cu gaze inernte pentru a preveni intrarea de gaze contaminante din mediul extern.

Sistemele de distribuție a gazei în industria semiconductorilor sunt adesea complexe din cauza multor gaze diferite implicate și a controlului strâns al curgerii de gaz, temperaturii și presiunii care trebuie menținut pe durata timpului. Acest lucru este complicat și mai mult de către ultra-mare puretate necesară pentru fiecare gaz utilizat în proces. Gazele folosite în etapa anterioară trebuie scoase din conducte și camere sau altfel neutralizate înainte să poată începe următoarea etapă a procesului. Acest lucru înseamnă că există un număr mare de linii specializate, interfețe între sistemul de tuburi sudate și ușoare, interfețe între ușoare și tuburi și regulatele de gaz și senzori, precum și interfețe între toate componentele menționate anterior și valorile și sistemele de sigiliere concepute pentru a preveni contaminarea conductelor de la sursele de gaz natural prin schimbarea lor.

De asemenea, exterioarele camerelor curate și gazele speciale vor fi echipate cu sisteme de aprovizionare cu gaze în masă în mediile de camere curate și în zone confinate special concepute pentru a minimiza orice pericole în cazul unei scurgeri accidentale. Saldarea acestor sisteme de gaze într-un mediu atât de complex nu este o sarcină ușoară. Cu toate acestea, cu grijă, atenție la detalii și echipamentul potrivit, această sarcină poate fi realizată cu succes.

Producerea sistemelor de distribuție a gazelor în industria semiconductoarelor

Materialele folosite în sistemele de distribuție a gazelor cu semiconductori sunt extrem de variabile. Acestea pot include elemente precum conducte și șose metalice revătuite cu PTFE pentru a rezista gazelor extrem de corozive. Materialul cel mai comun folosit pentru conductarea generală în industria semiconductoarelor este oțelul inoxidabil 316L - o variantă de oțel inoxidabil cu carbon scăzut. Când vine vorba de comparația între 316L și 316, 316L este mai rezistent la coroziunea intergranulară. Acest lucru este o considerație importantă atunci când se lucrează cu o gamă largă de gaze extrem de reactice și potențial volatile care pot corozi carbonul. Sudarea oțelului inoxidabil 316L eliberează mai puține precipitate de carbon. Reducerea acestei posibilități de eroziune la limitele granulelor poate duce la coroziune prin pârghie în suduri și zonele afectate de căldură.

Pentru a reduce posibilitatea coroziunii conductelor care poate duce la coroziunea și contaminarea liniilor de produs, oțelul inoxidabil 316L sudat cu gaz protectiv de argon pur și raiuli de sudare protejați cu tungsten este standardul în industria semiconductoarelor. Singurul proces de sudare care oferă controlul necesar pentru a menține un mediu de mare puretate în conduitele de proces. Sudarea orbitală automată este disponibilă doar în distribuția de gaze a industriei semiconductoare.