Полупроводниковата индустрия, като ядро ​​на съвременното технологично развитие, включва множество високопрецизни и високочисти газове в своя производствен процес. Специалните газове за полупроводници се отнасят за газове, които играят ключова роля в производството на полупроводникови материали, производството на чипове, отлагането на тънък слой, ецването и други процеси. Тези газове трябва да отговарят на строги изисквания за чистота, стабилност и прецизен контрол върху реакционните процеси. Тази статия ще представи няколко общи специални газове, използвани в полупроводниците, и ще обсъди тяхната роля в процеса на производство на полупроводници.

1. Водород (H₂)

Водород се използва широко в производството на полупроводници, особено при химическо отлагане на пари (CVD) и редукционни реакции. При CVD водородът често се смесва с други газове за отглеждане на тънки филми, като например силициеви филми. Водородът също действа като редуциращ агент в процесите на отлагане на метали и отстраняване на оксиди. Освен това водородът се използва при почистване и третиране на полупроводникови пластини за ефективно отстраняване на повърхностните замърсители и подобряване на качеството на чиповете.

2. Азот (N₂)

Азот, инертен газ, се използва главно за осигуряване на среда без кислород в производството на полупроводници. Обикновено се използва при почистване на оборудване, процеси на охлаждане и като разредител в реакционни атмосфери. При процесите на отлагане на пари и ецване, азотът често се смесва с други газове, за да се стабилизират реакционните условия и да се контролира скоростта на реакцията. Азотът също се използва за потискане на окислението, като предпазва чувствителните материали от увреждане от окисляване.

3. Кислород (O₂)

Кислород играе решаваща роля в производството на полупроводници, особено в процесите на окисление. При образуването на слой силициев диоксид върху повърхността на силициевите пластини кислородът е от съществено значение. Чрез въвеждането на кислород върху повърхността на силикона се образува равномерен оксиден слой, който е жизненоважен за електрическата работа и стабилността на устройството. Кислородът също се използва в процеси на почистване и ецване, като реагира с други химически газове, за да образува оксиди или да премахне определени метални филми.

4. Въглероден тетрафлуорид (CF₄)

Въглеродният тетрафлуорид се използва широко в процесите на ецване. При ецване на полупроводници CF₄ се смесва с други газове за ефективно отстраняване на тънки филми от силиций, силициев нитрид, метал и други материали. Когато CF₄ се комбинира с флуор, той образува флуориди, които имат силна реактивност и могат ефективно да гравират целевия материал. Този газ е от решаващо значение за високо прецизно ецване на шаблони при производството на интегрални схеми.

5. Хлороводород (HCl)

Газът хлороводород се използва предимно като газ за ецване, особено при ецване на метални материали. Той реагира с метални филми, за да образува хлориди, позволявайки металните слоеве да бъдат отстранени. Този процес се използва широко при моделирането на тънки метални филми, осигурявайки прецизността на структурите на чипа.

6. Азотен трифлуорид (NF₃)

Азотният трифлуорид се използва главно за почистване на остатъци от отлагане в оборудването за плазмено ецване. При процесите на плазмено ецване NF3 реагира с отложени материали (като силициеви флуориди), за да образува лесно отстраними флуориди. Този газ е много ефективен в процеса на почистване, като помага да се поддържа чистотата на оборудването за ецване и подобрява точността и ефективността на производствените процеси.

7. Силан (SiH₄)

Силанът е често използван газ при химическо отлагане на пари (CVD), особено за отлагане на тънки слоеве от силиций. Силанът се разлага при високи температури, за да образува силициев филм върху повърхността на субстрата, което е от решаващо значение при производството на полупроводници. Чрез регулиране на потока от силан и условията на реакция, скоростта на отлагане и качеството на филма могат да бъдат прецизно контролирани.

8. Борен трифлуорид (BF₃)

Борният трифлуорид е важен допинг газ, който обикновено се използва в процеса на допиране с бор в производството на полупроводници. Използва се за регулиране на електрическите свойства на кристала, като реагира със силициевия субстрат, за да образува желания легиращ слой. Процесът на допиране с бор е от съществено значение за създаването на полупроводникови материали тип P, а газът BF3 играе критична роля в този процес.

9. Серен хексафлуорид (SF₆)

Серен хексафлуорид се използва главно в процеси на ецване на полупроводници, особено при високо прецизно ецване. Поради високите си електроизолационни свойства и химическа стабилност, SF₆ може да се комбинира с други газове за точно отстраняване на материалните филми и осигуряване на прецизни модели. Също така се използва широко при йонно ецване, като ефективно премахва нежеланите метални филми.

Заключение

Специалните газове за полупроводници играят незаменима роля в производството на интегрални схеми. Тъй като технологията продължава да напредва, търсенето на по-висока чистота и производителност на тези газове се увеличава, което кара доставчиците постоянно да оптимизират качеството и видовете газове. В бъдеще полупроводниковата индустрия ще продължи да разчита на тези специални газове, за да поддържа производството на следващо поколение чипове и технологични иновации. Следователно разбирането и прилагането на специални полупроводникови газове ще бъде от решаващо значение за стимулиране на непрекъснатото развитие на полупроводниковата индустрия.