新材料：未知的悖论

在硅基材料之后是石墨烯还是惰性材料？...

半导体产业正在被逐渐被执行以越来越多的新材料来促进速度和表现，减少能量消耗和泄露。从20世纪60年代一直到90年代，只有一些材料被应用，其中特别是硅，氧化硅，氮化硅和铝被应用较多。很快，到2020年之前，将有超过40种不同的材料被应用于高容量制造业，包括更多的惰性材料，像铪，钌，锆，鍶，复合物III-VS（如砷化铟镓），钴和碳化硅。



同时，半导体制造业加工正处于原子级水准。原子层沉积，原子层蚀刻和原子层外延等技术在目前已较为常见。

新材料和原子级的加工面临的挑战之一是在制造生产中，由于气体中杂质的痕迹的应用可能会导致发生新的和无法预知的反应。这些杂质可能可以是有机物或者是氧、氮或其他的元素的痕迹量级。

德国普拉赫（Pullach）地区的林德公司的市场发展部经理Jean-Charles Ciga说，一个正在被关注的问题是和之前有着相同规格的气体突然发生了变化。“许多杂质在之前根本就不算是问题。它们现在发生反应是因为在晶片上使用了新的材料”。他说“就杂质而言，工艺工程师们不懂得如何处理，这就是未知的悖论。”

Ciga说，为了帮助客户们避免此类问题，作为气体供应商的林德已经在半导体产业实施了常用的工具，包括统计过程控制(SPC)，统计质量控制(SQC)和一种实验室信息管理系统(LIMS)。“这套统计过程战略最主要的优势是拥有迅速矫正任何质量问题的能力”。

一项名叫“指纹”战略也开始执行。“我们正在运用频谱分析仪来获取大量数据并且检查可能发生的任何反应。我们想在到达工厂前检测并矫正出现的任何质量问题” Cigal说道。但是如果一项未预料的质量问题最后在工厂被鉴定出，林德可以用信息数据库支撑的预测分析来处理。

仅仅提取越来越高级别的纯质并非是低成本的。相反，Cigal说在某一范围现在已成为了规范。“在过去，人们追求更高的纯度。他们说我要7.0纯度的硅烷。现在他们说给我5.0纯度的也行，但是我不想要这种有机材料”他说。林德的HiQ池里提供了超过100种不同的纯气体，像5.0 HiQ的氮，6.0 HiQ的氩。纯度常被表达为一个两位数的数字。例如，纯度为99.9996%的氦可以被描述为HiQ 5.6的氦，用5代表9的个数，用6代表第一位在9之后的数字。

Cigal 说：“最终我们要的是得到一个全面的关于气体内部的构图，并使客户意识到，我们不是对客户加工过程的每一件事都懂，但是林德正在建造一个巨大的数据库，它将这将有助于电子产品制造商确定哪些杂质将在特定的加工过程中反应。

客户目前只要求可探测范围之内的纯度。林德不断改进能帮他们更好明白材料组合的分析工具，最终帮助他们在制造良率上实现提升。

半导体产业需要非常高纯度的材料，但电子材料供应商们经常提供非常低品质的原料。为了确保客户得到他们要的高品质的材料，林德肩负起了责任，包括品质保证者和控制整个供应链——从来源到纯化，再到运输的过程。

本文为华信研究院产业经济研究所编译，转载需注明出处

华信研究院专注于半导体行业细分领域前沿问题研究，包括：集成电路领域的最新技术资讯和市场应用前景、下游市场需求变化情况、关键企业财务和战略分析、产业投融资情况、产业规律研究和产业数据挖掘等。每月定期出版《半导体前沿》内参，及时跟踪产业发展相关动态，为政府、科研机构及高校、企业提供思想交流平台。

    关注 半导体前沿