2025-10-20
Se i magneti delle terre rare sono i "muscoli" delle apparecchiature a semiconduttore, allora i composti delle terre rare sono i "bisturi" nella fase di lavorazione. Nella "trasformazione" di un wafer da un grezzo wafer di silicio a un chip, ogni fase di "intaglio" si basa sull'"operazione precisa" delle terre rare. La lucidatura chimico-meccanica (CMP) è l'esempio più tipico. Quando la superficie di un wafer deve raggiungere una planarità a livello atomico, gli abrasivi tradizionali (come il biossido di silicio) si affidano alla "rettifica a forza bruta", che è soggetta a graffiare il wafer; mentre gli agenti lucidanti al biossido di cerio (CeO₂) utilizzano il duplice effetto di "reazione chimica + rettifica fisica", come una "gomma intelligente" per rimuovere con precisione le impurità. In un ambiente alcalino, gli ioni cerio (Ce³⁺/Ce⁴⁺) sulla superficie di CeO₂ reagiscono con il biossido di silicio (SiO₂) per formare silicato di cerio solubile, ottenendo una "rimozione selettiva" - la velocità di rimozione di SiO₂ è tre volte superiore a quella degli abrasivi tradizionali, eppure non danneggia quasi per nulla i materiali circostanti come il nitruro di silicio. Attualmente, oltre il 90% dei processi di lucidatura per l'isolamento a trincea poco profonda (STI) in tutto il mondo utilizza agenti lucidanti CeO₂ e un singolo processo di lucidatura di wafer da 12 pollici richiede il consumo di circa 10 grammi di CeO ad alta purezza₂ (purezza 99,99%).
Anche lo "scudo protettivo" delle macchine per l'incisione si basa sulle terre rare. Durante il processo di incisione, il plasma di fluoro è corrosivo come "acqua regia" e i normali componenti in quarzo verranno erosi con fori in pochissimo tempo. Tuttavia, un rivestimento di ossido di ittrio (Y₂O₃) può formare una "barriera chimica" sulla superficie del componente: l'ossido di ittrio (Y) ha una stabilità chimica estremamente forte e formerà uno strato protettivo denso di fluoruro di ittrio (YF₃) nel plasma di fluoro, estendendo la durata del componente da 3 mesi a oltre 1 anno. Il rivestimento interno delle macchine per l'incisione di processi avanzati di TSMC e Samsung è quasi interamente rivestito con Y₂O₃ - questo approccio "anti-corrosione delle terre rare" attualmente non ha alternative.
Anche la fase di ispezione non può fare a meno delle terre rare. Il materiale principale del laser utilizzato per l'allineamento dei wafer è il cristallo di granato di ittrio alluminio drogato con neodimio (Nd:YAG). Gli ioni neodimio (Nd³⁺) possono generare un laser da 1,064μm, che viene convertito in luce ultravioletta da 355 nm per ottenere un'ispezione di allineamento a livello di nanometri. Senza questo laser, il wafer non può essere "allineato" con precisione con la maschera e la resa dei chip crollerebbe di oltre il 90%.
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