使用优化合金提高半导体良率

使用优化材料提高半导体制造良率

世伟洛克半导体市场经理 Masroor Malik 和世伟洛克首席冶金工程师 Shelly Tang

在竞争激烈的半导体领域，快速创新是必要的。现代世界的大部分依赖于功能越来越强大的芯片的开发，利用越来越小的晶体管来产生高水平的处理能力。摩尔定律指出，给定芯片中的晶体管数量每两年翻一番，自 1970 年代以来一直有效，并继续影响着今天的晶体管发展。

制造商当然必须平衡这些对创新的需求与他们自己最大化产量和盈利能力的能力。怎么做？麦肯锡公司最近的一份报告 ¹ 表明几种常见策略——降低劳动力成本、减少材料消耗和减少全球采购支出——在短期内被证明是有效的，但并未证实长期的盈利增长。

相反，该报告表明，半导体制造商可以通过提高端到端良率来更有效地管理成本并维持更高的盈利能力。麦肯锡表示：“长期以来，良率优化一直被认为是最关键但难以实现的目标之一，因此在半导体运营中具有竞争优势。”

端到端良率可以通过多种方式提高，但在半导体制造过程中一个有时被忽视的领域具有巨大的潜力：关键的流体系统和将反应物卤素气体从储存器输送到沉积室的组件。随着工艺条件变得越来越苛刻，以及反应气体变得更轻、更具腐蚀性，这些系统必须提供最高水平的性能——而这在很大程度上取决于制造它们的材料。

在当今的半导体芯片生产环境中，等级较低的不锈钢通常无法提供必要的性能水平。以下是由更高质量材料制成的流体系统组件如何有助于提高端到端产量，以及半导体制造商在指定不锈钢时应考虑的事项。

流体系统对产量潜力的影响。

流体和气体系统对产量的影响主要受两个关键因素的影响：污染和腐蚀。

首先，随着工艺晶体管变得越来越小，抗污染性对于超高纯度生产环境来说是一个越来越重要的性能属性。即使是最小的微小外来颗粒也可能导致重大问题。正确的流体系统组件有助于限制污染物进入芯片制造过程，从而有助于在生产运行期间产生更多的可行芯片。

其次，随着半导体生产过程越来越多地使用可能需要越来越高的工作温度的更具腐蚀性的工艺气体，腐蚀可能性增加。由于需要更换这些系统中腐蚀的阀门、接头或管子而导致的任何停机时间都可能导致生产停止并显着降低整体产量。卓越的耐腐蚀性能帮助制造商避免此类停机时间。安全也是这里的一个主要考虑因素——运行不正常的系统组件可能导致潜在的危险泄漏。

通过战略性材料选择实现更高的性能。

具有优化平衡的高性能合金和残余含量的不锈钢配方对于半导体生产环境至关重要。

例如，不锈钢配方中铬、镍和钼的含量增加，可以提高材料的强度和承受腐蚀性系统介质接触腐蚀的能力。某些残留物必须保留在配方中——例如，需要特定的硫平衡以确保最佳的最终用途部件表面光洁度和可焊性。这是一个具有挑战性的平衡性能属性组合，它要求制造商在冶金和材料科学方面具有高水平的经验和知识。

然而，在半导体制造中，清洁度和纯度至关重要。通过氩氧脱碳 (AOD)、真空感应熔炼 (VIM) 和真空电弧重熔 (VAR) 等工艺，在不锈钢中使用杂质最少的高纯度材料可以提高清洁度。制造商还应采用严格的质量控制和测试方法——超声波检测、涡流检测和其他方法等措施甚至可以检测到可能影响纯度的最小内部或外部缺陷。后加工处理，例如某些材料的电解抛光和钝化，可以进一步提高组件的清洁度。

从您的流体系统组件供应商那里寻找什么。

为了减少污染、提高耐腐蚀性并提高端到端生产良率，半导体制造商应寻找成熟的流体系统组件供应商，他们了解其关键应用的独特需求，并提供具有优化功能和材料结构的解决方案.

一个理想的供应商应该能够……

• 彻底了解材料科学和半导体制造面临的挑战
• 从经过验证的供应商处采购最优质的不锈钢
• 保持严格规定的材料化学和加工标准
• 严格彻底地测试所有不锈钢材料
• 在整个制造过程中严格控制材料
• 跟踪从原材料到运输的所有不锈钢材料，实现 100% 可追溯性

对于希望在这个竞争激烈的领域实现峰值输出的半导体制造商来说，寻找能够展示这些属性的供应商是值得的。寻找一家提供高性能产品的供应商，通过适当的材料选择和产品设计最大限度地减少污染和腐蚀，具有巨大的投资回报潜力。

有兴趣详细了解优化的流体系统如何帮助您实现长期盈利增长？世伟洛克在为半导体行业提供高性能组件方面拥有数十年的经验。联系我们的团队，了解您今天如何从中受益。

¹ “迈向半导体良率提升的下一个飞跃”，麦肯锡公司，2018 年 5 月 2 日。

Masroor Malik 是世伟洛克公司的半导体市场经理。在公司工作的 22 年中，他在帮助整个半导体市场的客户方面拥有丰富的技术经验。他拥有内布拉斯加大学林肯分校和凯斯西储大学韦瑟黑德管理学院的学位。

Shelly Tang 是世伟洛克公司的首席冶金工程师。在她担任该职位近 20 年的时间里，Shelly 在各种关键流体系统应用的材料科学方面拥有丰富的经验。她拥有博士学位。宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程学位。