Unikali žaliųjų silicio karbido mikromiltelių vertė puslaidininkių pramonėje
Puslaidininkių pramonė visada buvo siejama su aukštomis technologijomis, žmonės dažnai diskutuoja apie tokias aukšto lygio temas kaip fotolitografijos įrenginiai ir lustų dizainas. Tačiau šioje pramonės šakoje lemiamą vaidmenį atlieka ir iš pažiūros nereikšmingos medžiagos.Žali silicio karbido mikromilteliaiyra viena iš tokių medžiagų. Šiandien aptarkime šią ypatingą medžiagą, tyliai skinasinčią kelią per puslaidininkių gamybą.
Pradėsiu nuo įdomios anekdoto. Praėjusiais metais dalyvavau puslaidininkių pramonės parodoje. Gana kukliame stende keli inžinieriai entuziastingai aptarinėjo šlifavimo įrangą. Atidžiai klausydamasis girdėjau juos nuolat minint „žaliuosius silicio karbido mikromiltelius“. Tuo metu buvau sumišęs; tai skambėjo kaip tradicinis pramoninis abrazyvas, tad kaip jį galima susieti su tiksliais puslaidininkiais? Vėliau supratau, kad šioje pramonės šakoje kuo paprastesnė medžiaga, tuo ji svarbesnė.
Kas tiksliai yra žali silicio karbido mikromilteliai? Paprastai tariant, tai žmogaus sukurta itin kieta medžiaga, išlydyta aukštos temperatūros elektrinėje krosnyje iš tokių žaliavų kaip kvarcinis smėlis ir naftos koksas. Tokį pavadinimą ji gavo dėl didelio grynumo ir išskirtinės žalios spalvos. Nenuvertinkite šių mažyčių dalelių; jų kietumas nusileidžia tik deimantams, tačiau jie pasižymi puikiu terminiu stabilumu ir cheminiu inertiškumu.
Puslaidininkių gamyboje plokštelės plokštumas tiesiogiai lemia lustų išeigą. Tai veda prie pagrindinio įgūdžio –žalias silicio karbidasMikromilteliai: cheminis mechaninis poliravimas (CHP). Lao Zhang, procesų inžinierius, dirbantis plokštelių gamykloje, pateikia vaizdingą analogiją: „Tai tarsi plokštelės „veido procedūra“ – išlyginami nelygumai ir nelygumai nepaliekant įbrėžimų. Žali silicio karbido mikromilteliai yra tarsi mikrokristalinės dalelės aukščiausios klasės odos priežiūros priemonėse – švelnūs, bet veiksmingi.“ Iš tiesų, lustų gamyboje net kelios dešimtosios mikrono nelygumų gali sukelti trumpąjį jungimą arba atvirą jungimą.
Šilumos valdymas yra nuolatinis iššūkis puslaidininkių pramonėje. Didėjant lustų integracijai, šilumos išsklaidymas tampa vis svarbesnis.Žali silicio karbido mikromilteliaituri unikalų įgūdį šiuo atžvilgiu: pridėjus jo prie šilumai laidžių medžiagų, žymiai pagerėja šilumos išsklaidymas. Gerai žinomos lustų kompanijos šiluminės inžinerijos specialistas man pasakė: „Dabar savo aukščiausios klasės šiluminėje pastoje naudojame specialius žalius silicio karbido mikromiltelius, kurie daugiau nei 20 % pagerina šilumos išsklaidymo efektyvumą. Tai tikras išsigelbėjimas 5 nm ir 3 nm procesų technologijose.“
Žaliojo silicio karbido mikromilteliai yra dar nepakeičiami puslaidininkių įrangos gamyboje. Daugeliui pagrindinių litografijos ir ėsdinimo mašinų komponentų, kurie gali kainuoti dešimtis milijonų juanių, reikalingas itin didelis apdirbimo tikslumas. Pavyzdžiui, litografijos mašinų optinėms sistemoms reikalingas itin didelis veidrodžio lygumas, todėl būtina naudoti žaliojo silicio karbido mikromiltelius.tikslus šlifavimas20 metų patirtį turintis veteranas sakė: „Šios medžiagos naudojimas yra nepaprastai sudėtingas. Dalelių dydis, koncentracija ir pH vertė turi būti tiksliai kontroliuojami; net menkiausias nukrypimas gali turėti įtakos galutiniam rezultatui.“
Verta paminėti, kad atsiradus trečios kartos puslaidininkinėms medžiagoms, žali silicio karbido mikromilteliai rado naują pritaikymą. Pačių silicio karbido pagrindu pagamintų puslaidininkinių įtaisų šlifavimui ir poliravimui apdorojimo metu reikalingi žali silicio karbido mikromilteliai. Tai įdomus ciklas – silicio karbido naudojimas silicio karbidui apdoroti. Naujų puslaidininkinių medžiagų įmonės technikos direktorius nusišypsojo ir pasakė: „Tai tas pats, kas pjauti deimantą deimantu; tik panašios medžiagos gali iš tikrųjų suprasti viena kitą.“
Žali silicio karbido mikromilteliai taip pat atlieka unikalų vaidmenį kokybės kontrolėje. Puslaidininkių gamykloms reikalinga reguliari įrangos priežiūra, ypač konvejerių linijų ir reakcijos kamerų valymas. Kadangi žali silicio karbido mikromilteliai yra chemiškai inertiški ir neįtraukia naujų teršalų, tai yra pageidaujama medžiaga valymo procesams. Priežiūros inžinierius atskleidė: „Palyginti su kitais abrazyvais,“žali silicio karbido mikromilteliainepalieka metalo jonų ant vidinių įrangos sienelių, o tai labai svarbu norint išlaikyti švarią aplinką lustų gamyboje.“
Žinoma, kiekviena medžiaga turi erdvės tobulėjimui. Dabartiniai iššūkiai, su kuriais susiduria žaliųjų silicio karbido mikromiltelių gamyba, pirmiausia yra sąnaudų kontrolė ir kokybės pastovumas. Sudėtingas gamybos procesas ir didelės energijos sąnaudos lemia didelę kainą. Be to, nuoseklumas tarp partijų yra pagrindinis vartotojų rūpestis. Tačiau kelios pirmaujančios šalies įmonės jau sprendžia šias problemas, palaipsniui mažindamos atotrūkį nuo importuotų produktų, tobulindamos gamybos procesus ir kokybės valdymo sistemas.
Žvelgiant į ateitį, puslaidininkių technologijoms vystantis link mažesnių procesų ir aukštesnio integracijos lygio, žaliųjų silicio karbido mikromiltelių paklausa toliau augs. Tai ypač pasakytina apie besiformuojančias sritis, tokias kaip dirbtinio intelekto lustai, 5G ryšio lustai ir autonominio vairavimo lustai, kurie kelia dar didesnius reikalavimus apdorojimo tikslumui ir šilumos išsklaidymo našumui. Tai atveria platesnį žaliųjų silicio karbido mikromiltelių pritaikymo spektrą.
Pamenu vieną pramonės veteraną, kuris pasakė: „Puslaidininkių pramonė yra tarsi ledkalnis. Žmonės mato tik lustų dizainą ir didelio masto gamybą virš paviršiaus, o medžiagos, procesai ir įranga po paviršiumi yra visos pramonės pagrindas.“ Žali silicio karbido mikromilteliai yra nepakeičiamas šių pamatinių medžiagų komponentas. Jie galbūt nėra tokie akį traukiantys kaip litografijos aparatas, tačiau būtent šios „nepastebimos“ medžiagos palaiko visos puslaidininkių pramonės vystymąsi.
Kitą kartą naudodamiesi išmaniuoju telefonu ar vairuodami išmanųjį automobilį, galbūt pagalvokite, kad už šių aukštųjų technologijų gaminių slypi „nepretenzingos“ medžiagos, tokios kaip žali silicio karbido mikromilteliai. Juk kiekvienos pramonės šakos pažanga yra neatsiejama nuo šių tylių, atsidavusių „herojų užkulisiuose“.