Inom halvledartillverkning påverkar renrumsmiljön direkt utbytet av waferproduktion och chipsens prestanda. Världens 5 främsta wafertillverkningsanläggningar har alla fasat ut traditionella gjutjärnsmaterial och bytt till granitplattformar. Bakom denna omvandling ligger den yttersta strävan efter en nollföroreningsmiljö i renrum. Granitplattformar, med sina egna egenskaper, har visat oöverträffade fördelar i renrum och har blivit den nya favoriten bland wafertillverkningsanläggningar.
Den "dödliga defekten" hos gjutjärnsmaterial i renrum
Gjutjärn, som ett traditionellt industriellt material, hade en gång vissa fördelar i mekaniska egenskaper, men det har många problem i renrumsmiljöer för halvledare. För det första är gjutjärnets ytstruktur inte tät, med ett stort antal porer och små sprickor som är osynliga för blotta ögat. Under den dagliga driften av renrum är dessa porer mycket benägna att adsorbera damm, oljefläckar och olika kemiska föroreningar, vilket blir gömställen för föroreningskällor. När föroreningar ansamlas under de exakta operationerna vid wafertillverkning kan de falla av och fastna på waferns yta, vilket orsakar allvarliga kvalitetsproblem som kortslutningar och öppna kretsar i chipet.
För det andra har gjutjärn relativt dålig kemisk stabilitet. Under tillverkningsprocessen av wafers används olika korrosiva kemiska reagenser såsom fluorvätesyra och svavelsyra. Gjutjärn är benäget för oxidation och korrosionsreaktioner under erosionen av dessa kemiska ämnen. Rost och metalljoner som produceras av korrosion förorenar inte bara renrumsmiljön utan kan också genomgå kemiska reaktioner med materialen på waferns yta, vilket skadar waferns fysikaliska och kemiska egenskaper och avsevärt minskar produktutbytet.
Granitplattformarnas "nollförorenings"-funktion
Anledningen till att granitplattformar är populära bland världens 5 främsta wafertillverkningsanläggningar ligger i deras inneboende "nollförorenings"-egenskap. Granit är en natursten som har bildats genom geologiska processer under hundratals miljoner år. Dess inre mineralkristaller är tätt kristalliserade, strukturen är tät och enhetlig, och det finns nästan inga porer på ytan. Denna unika struktur säkerställer att den inte adsorberar damm och föroreningar. Även vid frekventa luftflödesstörningar och personal- och utrustningsaktiviteter i renrummet kan granitplattformens yta fortfarande förbli ren, vilket förhindrar uppkomst och spridning av föroreningar.
När det gäller kemisk stabilitet presterar granit exceptionellt bra. Dess huvudkomponenter är mineraler som kvarts och fältspat. Den har extremt stabila kemiska egenskaper och reagerar knappast med några vanliga kemiska reagens. I den komplexa kemiska miljön vid wafertillverkning kan granitplattformar enkelt hantera erosionen av olika korrosiva reagens, utan att generera korrosionsprodukter eller metalljonföroreningar, vilket ger en säker och ren grundplattform för wafertillverkning. Samtidigt är granit icke-ledande och genererar inte statisk elektricitet, vilket undviker risken för föroreningar orsakade av statisk elektricitet som adsorberar dammpartiklar och ytterligare säkerställer miljökvaliteten i renrummet.
Materialval ur ett kostnads- och nyttoperspektiv
Även om den initiala anskaffningskostnaden för granitplattformar är relativt högre än för gjutjärnsplattformar, överstiger de omfattande fördelarna de medför i längden kostnadsskillnaden. Den frekventa rengöringen och underhållet av gjutjärnsplattformar på grund av föroreningsproblem, liksom de enorma förlusterna orsakade av ökningen av produktfel, har hållit de totala produktionskostnaderna höga. Granitplattformen, med sin fördel med nollföroreningar, minskar avsevärt frekvensen av rengöring och underhåll i renrummet och produktfelsfrekvensen, sänker driftskostnaderna och förbättrar produktionseffektiviteten och produktkvaliteten. Ta en fabrik med en årlig produktionskapacitet på en miljon wafers som exempel. Efter att ha använt granitplattformar kan den minska förluster orsakade av föroreningar med över tio miljoner yuan varje år, och avkastningen på investeringen är mycket betydande.
De 5 största globala wafertillverkningsanläggningarna har övergett gjutjärn och valt granitplattformar baserat på en omfattande övervägning av kraven för renrumsmiljöer och produktionseffektivitet. Fördelen med nollföroreningar hos granitplattformar ger en pålitlig garanti för waferproduktion och driver halvledartillverkning mot högre precision och högre avkastningsnivåer. Med den kontinuerliga utvecklingen av halvledarteknik kommer granitplattformar säkerligen att spela en allt viktigare roll i framtida wafertillverkning.
Publiceringstid: 14 maj 2025