Na área de fabricação de semicondutores, a limpeza do ambiente da sala limpa afeta diretamente a taxa de rendimento da produção de wafers e o desempenho dos chips. As 5 maiores fábricas de wafers do mundo já eliminaram os tradicionais materiais de ferro fundido e adotaram plataformas de granito. Por trás dessa transformação está a busca por um ambiente com zero poluição nas salas limpas. As plataformas de granito, com suas características próprias, demonstraram vantagens incomparáveis em salas limpas e se tornaram as novas preferidas das fábricas de wafers.
O "defeito fatal" dos materiais de ferro fundido em salas limpas
O ferro fundido, como material industrial tradicional, já apresentou certas vantagens em propriedades mecânicas, mas possui muitos problemas no ambiente de salas limpas para semicondutores. Primeiramente, a microestrutura da superfície do ferro fundido não é densa, apresentando um grande número de poros e microfissuras invisíveis a olho nu. Durante a operação diária em salas limpas, esses poros são altamente propensos a adsorver poeira, manchas de óleo e diversos poluentes químicos, tornando-se esconderijos para fontes de contaminação. Uma vez que os contaminantes se acumulam, durante as operações precisas de fabricação de wafers, eles podem se desprender e aderir à superfície do wafer, causando sérios problemas de qualidade, como curtos-circuitos e circuitos abertos no chip.
Em segundo lugar, o ferro fundido apresenta estabilidade química relativamente baixa. Durante o processo de fabricação de wafers, são utilizados diversos reagentes químicos corrosivos, como o ácido fluorídrico e o ácido sulfúrico. O ferro fundido é propenso a reações de oxidação e corrosão sob a ação dessas substâncias químicas. A ferrugem e os íons metálicos produzidos pela corrosão não apenas contaminam o ambiente da sala limpa, mas também podem sofrer reações químicas com os materiais da superfície do wafer, danificando suas propriedades físicas e químicas e reduzindo significativamente o rendimento do produto.
A característica de "poluição zero" das plataformas de granito.
A razão pela qual as plataformas de granito são as preferidas pelas 5 maiores fábricas de wafers do mundo reside em sua característica intrínseca de "poluição zero". O granito é uma pedra natural formada por processos geológicos ao longo de centenas de milhões de anos. Seus cristais minerais internos são densamente cristalizados, a estrutura é compacta e uniforme, e praticamente não há poros na superfície. Essa estrutura única garante que o granito não adsorva poeira e contaminantes. Mesmo com as frequentes perturbações do fluxo de ar e a movimentação de pessoal e equipamentos em salas limpas, a superfície da plataforma de granito permanece limpa, impedindo a proliferação e a disseminação de contaminantes.
Em termos de estabilidade química, o granito apresenta um desempenho excepcional. Seus principais componentes são minerais como quartzo e feldspato. Possui propriedades químicas extremamente estáveis e praticamente não reage com reagentes químicos comuns. No ambiente químico complexo da fabricação de wafers, as plataformas de granito suportam com facilidade a erosão causada por diversos reagentes corrosivos, sem gerar produtos de corrosão ou poluição por íons metálicos, proporcionando uma base segura e limpa para a produção de wafers. Além disso, o granito não é condutor e não gera eletricidade estática, evitando assim o risco de poluição causada pela adsorção de partículas de poeira por eletricidade estática e garantindo ainda mais a qualidade ambiental da sala limpa.
Seleção de materiais sob a perspectiva de custo e benefício
Embora o custo inicial de aquisição de plataformas de granito seja relativamente maior do que o de plataformas de ferro fundido, a longo prazo, os benefícios abrangentes que elas proporcionam superam em muito a diferença de custo. A limpeza e manutenção frequentes de plataformas de ferro fundido devido a problemas de contaminação, bem como as enormes perdas causadas pelo aumento das taxas de defeitos do produto, mantêm os custos gerais de produção elevados. A plataforma de granito, com sua vantagem de zero poluição, reduz significativamente a frequência de limpeza e manutenção na sala limpa e a taxa de defeitos dos produtos, diminuindo os custos operacionais e aumentando a eficiência da produção e a qualidade do produto. Tomemos como exemplo uma fábrica com capacidade de produção anual de um milhão de wafers. Após a adoção de plataformas de granito, é possível reduzir as perdas causadas pela contaminação em mais de dez milhões de yuans por ano, e o retorno sobre o investimento é considerável.
As cinco maiores fábricas de wafers do mundo abandonaram o ferro fundido e optaram por plataformas de granito, após uma análise abrangente dos requisitos para ambientes de salas limpas e eficiência de produção. A vantagem da ausência de poluição proporcionada pelas plataformas de granito oferece uma garantia confiável para a produção de wafers e impulsiona a fabricação de semicondutores rumo a maior precisão e maiores taxas de rendimento. Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de semicondutores, as plataformas de granito certamente desempenharão um papel ainda mais importante na fabricação de wafers no futuro.
Data da publicação: 14 de maio de 2025