Trong lĩnh vực sản xuất chất bán dẫn, độ sạch của môi trường phòng sạch ảnh hưởng trực tiếp đến tỷ lệ sản lượng bán dẫn và hiệu năng của chip. Năm nhà máy sản xuất bán dẫn hàng đầu thế giới đều đã loại bỏ vật liệu gang truyền thống và chuyển sang sử dụng bệ đỡ bằng đá granit. Đằng sau sự chuyển đổi này là mục tiêu tối thượng hướng đến môi trường không ô nhiễm trong phòng sạch. Bệ đỡ bằng đá granit, với những đặc tính riêng, đã chứng minh những ưu điểm vượt trội trong phòng sạch và trở thành lựa chọn ưa thích mới của các nhà máy sản xuất bán dẫn.
"Nhược điểm chết người" của vật liệu gang trong phòng sạch
Gang thép, một vật liệu công nghiệp truyền thống, từng có những ưu điểm nhất định về tính chất cơ học, nhưng lại gặp nhiều vấn đề trong môi trường phòng sạch sản xuất bán dẫn. Thứ nhất, cấu trúc vi mô bề mặt của gang thép không đặc, với rất nhiều lỗ rỗng và vết nứt nhỏ li ti mà mắt thường không nhìn thấy được. Trong quá trình vận hành hàng ngày của phòng sạch, những lỗ rỗng này rất dễ hấp thụ bụi, vết dầu mỡ và các chất ô nhiễm hóa học khác nhau, trở thành nơi ẩn náu của các nguồn gây ô nhiễm. Khi các chất gây ô nhiễm tích tụ, trong quá trình sản xuất tấm bán dẫn đòi hỏi độ chính xác cao, chúng có thể rơi ra và bám vào bề mặt tấm bán dẫn, gây ra các vấn đề nghiêm trọng về chất lượng như đoản mạch và hở mạch trong chip.
Thứ hai, gang có độ ổn định hóa học tương đối kém. Trong quá trình sản xuất tấm bán dẫn, người ta sử dụng nhiều chất hóa học ăn mòn khác nhau như axit flohydric và axit sulfuric. Gang dễ bị oxy hóa và ăn mòn dưới tác động của các chất hóa học này. Gỉ sét và các ion kim loại sinh ra do ăn mòn không chỉ gây ô nhiễm môi trường phòng sạch mà còn có thể phản ứng hóa học với các vật liệu trên bề mặt tấm bán dẫn, làm hỏng các tính chất vật lý và hóa học của tấm bán dẫn và làm giảm đáng kể năng suất sản phẩm.
Đặc điểm "không gây ô nhiễm" của các bệ đá granit.
Lý do các nhà máy sản xuất wafer hàng đầu thế giới ưa chuộng bệ đỡ bằng đá granit nằm ở đặc tính "không gây ô nhiễm" vốn có của chúng. Đá granit là một loại đá tự nhiên được hình thành qua các quá trình địa chất trong hàng trăm triệu năm. Các tinh thể khoáng chất bên trong của nó kết tinh chặt chẽ, cấu trúc đặc và đồng nhất, và hầu như không có lỗ rỗng trên bề mặt. Cấu trúc độc đáo này đảm bảo rằng nó sẽ không hấp thụ bụi và chất gây ô nhiễm. Ngay cả trong điều kiện luồng không khí thường xuyên bị xáo trộn và các hoạt động của nhân viên và thiết bị trong phòng sạch, bề mặt bệ đỡ bằng đá granit vẫn có thể giữ được sự sạch sẽ, ngăn ngừa sự sinh sôi và lây lan của chất gây ô nhiễm.
Về độ ổn định hóa học, đá granit thể hiện ưu thế vượt trội. Thành phần chính của nó là các khoáng chất như thạch anh và fenspat. Nó có tính chất hóa học cực kỳ ổn định và hầu như không phản ứng với bất kỳ chất phản ứng hóa học thông thường nào. Trong môi trường hóa học phức tạp của sản xuất tấm bán dẫn, nền tảng đá granit có thể dễ dàng chịu được sự ăn mòn của nhiều chất ăn mòn khác nhau mà không tạo ra sản phẩm ăn mòn hoặc ô nhiễm ion kim loại, cung cấp một nền tảng cơ bản an toàn và sạch sẽ cho sản xuất tấm bán dẫn. Đồng thời, đá granit không dẫn điện và không tạo ra tĩnh điện, do đó tránh được nguy cơ ô nhiễm do tĩnh điện hấp thụ các hạt bụi và đảm bảo hơn nữa chất lượng môi trường của phòng sạch.
Lựa chọn vật liệu từ góc độ chi phí và lợi ích.
Mặc dù chi phí mua sắm ban đầu của bệ đá granit tương đối cao hơn so với bệ gang, nhưng về lâu dài, lợi ích tổng thể mà chúng mang lại vượt xa sự chênh lệch chi phí. Việc vệ sinh và bảo trì thường xuyên bệ gang do vấn đề ô nhiễm, cũng như những tổn thất lớn do tỷ lệ sản phẩm lỗi tăng cao, đã khiến chi phí sản xuất tổng thể ở mức cao. Bệ đá granit, với ưu điểm không gây ô nhiễm, giúp giảm đáng kể tần suất vệ sinh và bảo trì trong phòng sạch, giảm tỷ lệ sản phẩm lỗi, giảm chi phí vận hành, đồng thời nâng cao hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm. Lấy ví dụ một nhà máy có công suất sản xuất một triệu tấm wafer mỗi năm. Sau khi áp dụng bệ đá granit, nhà máy có thể giảm tổn thất do ô nhiễm hơn mười triệu nhân dân tệ mỗi năm, và lợi tức đầu tư rất đáng kể.
Năm nhà máy sản xuất tấm bán dẫn hàng đầu thế giới đã từ bỏ nền tảng gang và lựa chọn nền tảng đá granit dựa trên sự cân nhắc toàn diện về các yêu cầu đối với môi trường phòng sạch và hiệu quả sản xuất. Ưu điểm không gây ô nhiễm của nền tảng đá granit mang lại sự đảm bảo đáng tin cậy cho việc sản xuất tấm bán dẫn và thúc đẩy ngành sản xuất bán dẫn hướng tới độ chính xác cao hơn và tỷ lệ sản lượng cao hơn. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ bán dẫn, nền tảng đá granit chắc chắn sẽ đóng vai trò quan trọng hơn trong sản xuất tấm bán dẫn trong tương lai.
Thời gian đăng bài: 14 tháng 5 năm 2025