সেমিকন্ডাক্টর শিল্প, আধুনিক প্রযুক্তিগত বিকাশের মূল হিসাবে, এর উত্পাদন প্রক্রিয়াতে অসংখ্য উচ্চ-নির্ভুলতা এবং উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্যাস জড়িত। সেমিকন্ডাক্টরগুলির জন্য বিশেষ গ্যাসগুলি সেমিকন্ডাক্টর উপাদান উত্পাদন, চিপ উত্পাদন, পাতলা-ফিল্ম জমা, এচিং এবং অন্যান্য প্রক্রিয়াগুলিতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে এমন গ্যাসগুলিকে বোঝায়। এই গ্যাসগুলিকে অবশ্যই বিশুদ্ধতা, স্থিতিশীলতা এবং প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়াগুলির উপর সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণের জন্য কঠোর প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে হবে। এই নিবন্ধটি সেমিকন্ডাক্টরগুলিতে ব্যবহৃত বেশ কয়েকটি সাধারণ বিশেষত্বের গ্যাসের পরিচয় দেবে এবং সেমিকন্ডাক্টর উত্পাদন প্রক্রিয়াতে তাদের ভূমিকা নিয়ে আলোচনা করবে।

1. হাইড্রোজেন (H₂)

হাইড্রোজেন অর্ধপরিবাহী উৎপাদনে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, বিশেষ করে রাসায়নিক বাষ্প জমা (CVD) এবং হ্রাস প্রতিক্রিয়ায়। সিভিডিতে, হাইড্রোজেন প্রায়ই অন্যান্য গ্যাসের সাথে মিশ্রিত হয় যাতে সিলিকন ফিল্মের মতো পাতলা ফিল্ম তৈরি হয়। হাইড্রোজেন ধাতব জমা এবং অক্সাইড অপসারণ প্রক্রিয়াগুলিতে হ্রাসকারী এজেন্ট হিসাবেও কাজ করে। অতিরিক্তভাবে, হাইড্রোজেন ব্যবহার করা হয় অর্ধপরিবাহী ওয়েফার পরিষ্কার এবং চিকিত্সা করার জন্য কার্যকরভাবে পৃষ্ঠের দূষক অপসারণ করতে এবং চিপগুলির গুণমান উন্নত করতে।

2. নাইট্রোজেন (N₂)

নাইট্রোজেন, একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাস, প্রধানত সেমিকন্ডাক্টর উত্পাদনে একটি অক্সিজেন-মুক্ত পরিবেশ প্রদান করতে ব্যবহৃত হয়। এটি সাধারণত সরঞ্জাম পরিষ্কার, শীতল প্রক্রিয়া এবং প্রতিক্রিয়া বায়ুমণ্ডলে একটি তরল হিসাবে ব্যবহৃত হয়। বাষ্প জমা এবং এচিং প্রক্রিয়ায়, নাইট্রোজেন প্রায়শই অন্যান্য গ্যাসের সাথে মিশ্রিত হয় প্রতিক্রিয়া অবস্থাকে স্থিতিশীল করতে এবং প্রতিক্রিয়া হার নিয়ন্ত্রণ করতে। অক্সিডেশন দমন করতেও নাইট্রোজেন ব্যবহার করা হয়, অক্সিডেশনের ক্ষতি থেকে সংবেদনশীল পদার্থকে রক্ষা করে।

3. অক্সিজেন (O₂)

অক্সিজেন অর্ধপরিবাহী শিল্পে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে, বিশেষ করে জারণ প্রক্রিয়ায়। সিলিকন ওয়েফারের পৃষ্ঠে একটি সিলিকন ডাই অক্সাইড স্তর গঠনে, অক্সিজেন অপরিহার্য। অক্সিজেন প্রবর্তনের মাধ্যমে, সিলিকন পৃষ্ঠে একটি অভিন্ন অক্সাইড স্তর তৈরি হয়, যা বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা এবং ডিভাইসের স্থিতিশীলতার জন্য অত্যাবশ্যক। অক্সিজেন পরিষ্কার এবং এচিং প্রক্রিয়াতেও ব্যবহৃত হয়, অন্যান্য রাসায়নিক গ্যাসের সাথে বিক্রিয়া করে অক্সাইড তৈরি করে বা নির্দিষ্ট ধাতব ফিল্ম অপসারণ করে।

4. কার্বন টেট্রাফ্লোরাইড (CF₄)

কার্বন টেট্রাফ্লোরাইড ব্যাপকভাবে এচিং প্রক্রিয়ায় ব্যবহৃত হয়। সেমিকন্ডাক্টর এচিং-এ, সিলিকন, সিলিকন নাইট্রাইড, ধাতু এবং অন্যান্য উপকরণের পাতলা ফিল্মগুলিকে কার্যকরভাবে অপসারণের জন্য CF₄কে অন্যান্য গ্যাসের সাথে মিশ্রিত করা হয়। যখন CF₄ ফ্লোরিনের সাথে একত্রিত হয়, তখন এটি ফ্লোরাইড তৈরি করে, যার শক্তিশালী প্রতিক্রিয়া রয়েছে এবং লক্ষ্যবস্তুকে দক্ষতার সাথে খোদাই করতে পারে। ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট উৎপাদনে উচ্চ-নির্ভুলতা প্যাটার্ন এচিংয়ের জন্য এই গ্যাস অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

5. হাইড্রোজেন ক্লোরাইড (HCl)

হাইড্রোজেন ক্লোরাইড গ্যাস প্রাথমিকভাবে একটি এচিং গ্যাস হিসেবে ব্যবহৃত হয়, বিশেষ করে ধাতব পদার্থের এচিংয়ে। এটি ধাতব ফিল্মের সাথে বিক্রিয়া করে ক্লোরাইড তৈরি করে, যার ফলে ধাতব স্তরগুলি সরানো যায়। চিপ কাঠামোর নির্ভুলতা নিশ্চিত করে এই প্রক্রিয়াটি পাতলা ধাতব ছায়াছবির প্যাটার্নিংয়ে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

6. নাইট্রোজেন ট্রাইফ্লুরাইড (NF₃)

নাইট্রোজেন ট্রাইফ্লুরাইড প্রধানত প্লাজমা এচিং সরঞ্জামে জমা অবশিষ্টাংশ পরিষ্কার করতে ব্যবহৃত হয়। প্লাজমা এচিং প্রক্রিয়ায়, NF₃ জমা হওয়া পদার্থের সাথে বিক্রিয়া করে (যেমন সিলিকন ফ্লোরাইড) সহজে অপসারণযোগ্য ফ্লোরাইড তৈরি করে। এই গ্যাসটি পরিষ্কারের প্রক্রিয়ায় অত্যন্ত দক্ষ, এচিং সরঞ্জামগুলির পরিচ্ছন্নতা বজায় রাখতে এবং উত্পাদন প্রক্রিয়াগুলির নির্ভুলতা এবং দক্ষতা উন্নত করতে সহায়তা করে।

7. সিলেন (SiH₄)

সিলেন একটি সাধারণভাবে ব্যবহৃত গ্যাস যা রাসায়নিক বাষ্প জমা (CVD), বিশেষ করে সিলিকন পাতলা ফিল্ম জমা করার জন্য। সিলেন উচ্চ তাপমাত্রায় পচন ধরে সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠে সিলিকন ফিল্ম তৈরি করে, যা সেমিকন্ডাক্টর উত্পাদনে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। সিলেন এবং প্রতিক্রিয়া অবস্থার প্রবাহ সামঞ্জস্য করে, জমার হার এবং ফিল্মের গুণমান সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে।

8. বোরন ট্রাইফ্লুরাইড (BF₃)

বোরন ট্রাইফ্লুরাইড একটি গুরুত্বপূর্ণ ডোপিং গ্যাস, সাধারণত সেমিকন্ডাক্টর উত্পাদনে বোরন ডোপিং প্রক্রিয়ায় ব্যবহৃত হয়। এটি পছন্দসই ডোপিং স্তর গঠন করতে সিলিকন সাবস্ট্রেটের সাথে বিক্রিয়া করে স্ফটিকের বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে সামঞ্জস্য করতে ব্যবহৃত হয়। বোরন ডোপিং প্রক্রিয়া P-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর উপাদান তৈরির জন্য অপরিহার্য, এবং BF₃ গ্যাস এই প্রক্রিয়ায় একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।

9. সালফার হেক্সাফ্লোরাইড (SF₆)

সালফার হেক্সাফ্লোরাইড প্রধানত সেমিকন্ডাক্টর এচিং প্রক্রিয়ায় ব্যবহৃত হয়, বিশেষ করে উচ্চ-নির্ভুলতা এচিংয়ে। এর উচ্চ বৈদ্যুতিক নিরোধক বৈশিষ্ট্য এবং রাসায়নিক স্থিতিশীলতার কারণে, SF₆কে অন্যান্য গ্যাসের সাথে একত্রিত করা যেতে পারে যাতে উপাদান ফিল্মগুলি সঠিকভাবে অপসারণ করা যায় এবং সুনির্দিষ্ট নিদর্শন নিশ্চিত করা যায়। এটি আয়ন এচিংয়েও ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, দক্ষতার সাথে অবাঞ্ছিত ধাতব ছায়াছবি অপসারণ করে।

উপসংহার

সেমিকন্ডাক্টরগুলির জন্য বিশেষ গ্যাসগুলি সমন্বিত সার্কিট তৈরিতে একটি অপরিবর্তনীয় ভূমিকা পালন করে। প্রযুক্তির অগ্রগতি অব্যাহত থাকায়, এই গ্যাসগুলির উচ্চতর বিশুদ্ধতা এবং কার্যকারিতার চাহিদা বৃদ্ধি পায়, সরবরাহকারীদের ক্রমাগত গ্যাসের গুণমান এবং প্রকারগুলিকে অপ্টিমাইজ করতে প্ররোচিত করে৷ ভবিষ্যতে, সেমিকন্ডাক্টর শিল্প পরবর্তী প্রজন্মের চিপ এবং প্রযুক্তিগত উদ্ভাবনের জন্য এই বিশেষ গ্যাসগুলির উপর নির্ভর করতে থাকবে। অতএব, সেমিকন্ডাক্টর শিল্পের ক্রমাগত বিকাশের জন্য অর্ধপরিবাহী বিশেষ গ্যাসগুলি বোঝা এবং প্রয়োগ করা গুরুত্বপূর্ণ হবে।