Als zeldzame aardmagneten de "spieren" van halfgeleiderapparatuur zijn, dan zijn zeldzame aardverbindingen de "scalpels" in de verwerkingsfase. In de "transformatie" van een wafer van een ruwe siliciumwafer naar een chip, is elke stap van het "snijden" afhankelijk van de "precieze werking" van zeldzame aarden. Chemisch-mechanisch polijsten (CMP) is het meest typische voorbeeld. Wanneer het oppervlak van een wafer een vlakheid op atomair niveau moet bereiken, vertrouwen traditionele schuurmiddelen (zoals siliciumdioxide) op "brute kracht slijpen", wat gevoelig is voor het krassen van de wafer; terwijl ceriumdioxide (CeO₂) polijstmiddelen het dubbele effect van "chemische reactie + fysiek slijpen" gebruiken, als een "intelligente gum" om onzuiverheden precies te verwijderen. In een alkalische omgeving reageren ceriumionen (Ce³⁺/Ce⁴⁺) op het oppervlak van CeO₂ met siliciumdioxide (SiO₂) om oplosbaar ceriumsilicaat te vormen, waardoor "selectieve verwijdering" wordt bereikt - de verwijderingssnelheid van SiO₂ is drie keer zo hoog als die van traditionele schuurmiddelen, maar het beschadigt nauwelijks omringende materialen zoals siliciumnitride. Momenteel gebruiken wereldwijd meer dan 90% van de ondiepe sleufisolatie (STI) polijstprocessen CeO₂ polijstmiddelen, en een enkel 12-inch wafer polijstproces vereist de consumptie van ongeveer 10 gram hoogzuiver CeO₂ (99,99% zuiverheid).
Het "beschermende schild" van etsmachines is ook afhankelijk van zeldzame aarden. Tijdens het etsproces is fluorplasma zo corrosief als "koningswater", en gewone kwartscomponenten zullen in een mum van tijd gaten vertonen. Een coating van yttriumoxide (Y₂O₃) kan echter een "chemische barrière" vormen op het oppervlak van de component: yttrium (Y) oxide heeft een extreem sterke chemische stabiliteit en vormt een dichte yttriumfluoride (YF₃) beschermlaag in fluorplasma, waardoor de levensduur van de component wordt verlengd van 3 maanden tot meer dan 1 jaar. De binnenbekleding van geavanceerde proces etsmachines van TSMC en Samsung is bijna volledig bedekt met Y₂O₃ - deze "zeldzame aarde anti-corrosie" aanpak heeft momenteel geen alternatief.
Zelfs de inspectiefase kan niet zonder zeldzame aarden. Het kernmateriaal van de laser die wordt gebruikt voor waferuitlijning is neodymium-gedoteerd yttrium-aluminium-granaat (Nd:YAG) kristal. Neodymiumionen (Nd³⁺) kunnen 1,064μm laser genereren, die wordt omgezet in 355nm ultraviolet licht om uitlijningsinspectie op nanometerniveau te bereiken. Zonder deze laser kan de wafer niet precies worden "uitgelijnd" met het masker, en zou de chipopbrengst met meer dan 90% kelderen.
Uw bericht moet tussen de 20-3.000 tekens bevatten!
