Хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлд ногоон цахиурын карбидын микро нунтагны өвөрмөц үнэ цэнэ
Хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэл нь өндөр технологитой үргэлж ижил утгатай байсан бөгөөд хүмүүс ихэвчлэн фотолитографийн машин, чип дизайн зэрэг өндөр зэрэглэлийн сэдвүүдийн талаар ярилцдаг. Гэсэн хэдий ч энэ салбарт зарим ач холбогдолгүй мэт санагдах материалууд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.Ногоон цахиурын карбидын бичил нунтагбол ийм материалын нэг юм. Өнөөдөр хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлд чимээгүйхэн нэвтэрч буй энэхүү тусгай материалын талаар ярилцъя.
Сонирхолтой түүхээс эхэлье. Өнгөрсөн жил би хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлийн үзэсгэлэнд оролцсон. Харьцангуй даруухан лангуун дээр хэд хэдэн инженер нунтаглах төхөөрөмжийн талаар урам зоригтойгоор ярилцаж байв. Анхааралтай сонсож байхдаа би тэднийг "ногоон цахиурын карбидын микро нунтаг" гэж дахин дахин дурдаж байхыг сонсов. Тухайн үед би гайхаж байсан; энэ нь уламжлалт үйлдвэрлэлийн зүлгүүр шиг сонсогдож байсан тул үүнийг нарийн хагас дамжуулагчтай хэрхэн холбож болох вэ? Хожим нь би энэ салбарт материал нь илүү энгийн байх тусам илүү чухал болохыг ойлгосон.
Ногоон цахиурын карбидын бичил нунтаг гэж яг юу вэ? Энгийнээр хэлбэл, энэ нь кварцын элс, газрын тосны кокс зэрэг түүхий эдээс өндөр температурт цахилгаан зууханд хайлуулж гаргаж авсан хүний гараар хийсэн хэт хатуу материал юм. Энэ нь өндөр цэвэршилт, өвөрмөц ногоон өнгөнөөсөө шалтгаалан нэрээ авсан. Эдгээр жижиг хэсгүүдийг дутуу үнэлж болохгүй; тэдгээрийн хатуулаг нь алмазын дараа ордог боловч дулааны тогтвортой байдал, химийн идэвхгүй байдал нь илүү өндөр байдаг.
Хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлд ваферын хавтгай байдал нь чипийн гарцыг шууд тодорхойлдог. Энэ нь биднийг гол ур чадварт хүргэдэгногоон цахиурын карбидмикро нунтаг: химийн механик өнгөлгөө (CMP). Вафлины үйлдвэрийн технологийн инженер Лао Жан тод жишээг ашигладаг: “Энэ нь вафлинд 'нүүрний эмчилгээ' хийж байгаатай адил юм - зураас үлдээлгүйгээр овойлт, тэгш бус байдлыг тэгшлэх. Ногоон цахиурын карбидын микро нунтаг нь дээд зэрэглэлийн арьс арчилгааны бичил талст хэсгүүдтэй адил - зөөлөн хэрнээ үр дүнтэй.” Үнэндээ чип үйлдвэрлэхэд микроны хэдэн аравны нэг хүртэлх тэгш бус байдал нь богино холболт эсвэл задрал үүсгэж болзошгүй.
Дулааны менежмент нь хагас дамжуулагчийн салбарт байнгын бэрхшээлтэй тулгардаг. Чипийн интеграцчлал нэмэгдэхийн хэрээр дулааны тархалт улам бүр мэдэгдэхүйц болж байна.Ногоон цахиурын карбидын бичил нунтагэнэ тал дээр өвөрмөц чадвартай: үүнийг дулаан дамжуулагч материалд нэмэх нь дулаан тархалтыг мэдэгдэхүйц сайжруулдаг. Алдартай чип компанийн дулааны инженер надад "Бид одоо өндөр зэрэглэлийн дулааны зуурмагтаа тусгай ногоон цахиурын карбидын микро нунтаг ашигладаг бөгөөд энэ нь дулаан тархалтын үр ашгийг 20%-иас дээш хувиар сайжруулдаг" гэж хэлсэн. Энэ бол 5нм ба 3нм процессын технологийн хувьд аврал юм.
Ногоон цахиурын карбидын микро нунтаг нь хагас дамжуулагч тоног төхөөрөмж үйлдвэрлэхэд бүр ч чухал юм. Литографийн машин болон сийлбэрийн машинуудын олон гол эд ангиуд нь хэдэн арван сая юанийн үнэтэй байдаг тул маш өндөр боловсруулалтын нарийвчлал шаарддаг. Жишээлбэл, литографийн машинуудын оптик системүүд нь маш өндөр толин тусгал тэгш байдлыг шаарддаг тул ногоон цахиурын карбидын микро нунтаг ашиглах шаардлагатай болдог.нарийн нунтаглах. 20 жилийн туршлагатай нэгэн ахмад дайчин “Энэ материалыг ашиглах нь маш их шаарддаг. Бөөмийн хэмжээ, концентраци, рН-ийн утгыг бүгдийг нь нарийн хянах шаардлагатай; хамгийн бага хазайлт ч эцсийн үр дүнд нөлөөлж болно” гэж хэлэв.
Гурав дахь үеийн хагас дамжуулагч материалын өсөлттэй холбоотойгоор ногоон цахиурын карбидын микро нунтаг шинэ хэрэглээг олсон гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Цахиурын карбид дээр суурилсан хагас дамжуулагч төхөөрөмжүүд өөрсдөө боловсруулалтын явцад нунтаглах, өнгөлөхийн тулд ногоон цахиурын карбидын микро нунтаг шаарддаг. Энэ бол сонирхолтой мөчлөг бөгөөд цахиурын карбидыг ашиглан цахиурын карбидыг боловсруулах явдал юм. Хагас дамжуулагчийн шинэ материалын компанийн техникийн захирал инээмсэглээд “Энэ нь алмаз ашиглан алмааз зүсэхтэй адил; зөвхөн материалууд л бие биенээ үнэхээр ойлгож чадна” гэж хэлэв.
Ногоон цахиурын карбидын бичил нунтаг нь чанарын хяналтад өвөрмөц үүрэг гүйцэтгэдэг. Хагас дамжуулагчийн үйлдвэрүүд тоног төхөөрөмжийн тогтмол засвар үйлчилгээ, ялангуяа конвейерийн шугам болон урвалын камерыг цэвэрлэх шаардлагатай байдаг. Ногоон цахиурын карбидын бичил нунтаг нь химийн хувьд идэвхгүй бөгөөд шинэ бохирдуулагч бодис нэвтрүүлдэггүй тул цэвэрлэх процесст хамгийн тохиромжтой материал юм. Засвар үйлчилгээний инженер "Бусад зүлгүүрийн материалтай харьцуулахад,ногоон цахиурын карбидын бичил нунтагтоног төхөөрөмжийн дотор хананд металл ион үлдээдэггүй бөгөөд энэ нь чип үйлдвэрлэхэд цэвэр орчинг хадгалахад чухал үүрэгтэй.
Мэдээжийн хэрэг, материал бүр сайжруулах зайтай байдаг. Ногоон цахиурын карбидын бичил нунтагт тулгарч буй өнөөгийн бэрхшээлүүд нь голчлон өртгийн хяналт болон чанарын тогтвортой байдалд оршино. Үйлдвэрлэлийн нарийн төвөгтэй үйл явц болон өндөр эрчим хүчний хэрэглээ нь түүний өндөр үнэд нөлөөлдөг. Цаашилбал, багц хоорондын тогтвортой байдал нь хэрэглэгчдийн хувьд гол асуудал юм. Гэсэн хэдий ч хэд хэдэн тэргүүлэгч дотоодын компаниуд эдгээр асуудлыг аль хэдийн шийдвэрлэж, үйлдвэрлэлийн үйл явц болон чанарын удирдлагын системийг сайжруулснаар импортын бүтээгдэхүүнтэй харьцуулсан зөрүүг аажмаар багасгаж байна.
Цаашид хагас дамжуулагч технологи нь жижиг процессууд болон интеграцийн өндөр түвшинд шилжих тусам ногоон цахиурын карбидын микро нунтагны эрэлт хэрэгцээ өссөөр байх болно. Энэ нь ялангуяа хиймэл оюун ухааны чип, 5G холбооны чип, бие даасан жолоодлогын чип зэрэг шинээр гарч ирж буй салбаруудад үнэн бөгөөд эдгээр нь боловсруулалтын нарийвчлал болон дулаан ялгаруулах гүйцэтгэлд бүр ч өндөр шаардлага тавьдаг. Энэ нь ногоон цахиурын карбидын микро нунтагны хэрэглээний өргөн хүрээг нээж өгч байна.
Би салбарын нэгэн ахмад ажилтны "Хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэл бол мөсөн уул шиг. Хүмүүс зөвхөн гадаргуугийн дээрх чипийн дизайн болон томоохон хэмжээний үйлдвэрлэлийг л харж байдаг бол гадаргуугийн доорх материал, процесс, тоног төхөөрөмж нь бүхэл бүтэн салбарыг дэмжих суурь болдог" гэж хэлснийг санаж байна. Ногоон цахиурын карбидын бичил нунтаг нь эдгээр суурь материалын зайлшгүй бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Энэ нь литографийн машин шиг анхаарал татахуйц биш байж болох ч хагас дамжуулагчийн салбарын хөгжлийг бүхэлд нь дэмждэг эдгээр "үл анзаарагдахуйц" материалууд юм.
Дараагийн удаа та ухаалаг утас ашиглах эсвэл ухаалаг машин жолоодохдоо эдгээр өндөр технологийн бүтээгдэхүүний ард ногоон цахиурын карбидын микро нунтаг гэх мэт "даруухан" материалын хувь нэмэр оршдог гэдгийг бодож үзээрэй. Эцсийн эцэст салбар бүрийн хөгжил дэвшил нь эдгээр чимээгүй, тууштай "хөшигний ард байгаа баатрууд"-аас салшгүй юм.