Industrija poluprovodnika, kao srž savremenog tehnološkog razvoja, u svom proizvodnom procesu uključuje brojne plinove visoke preciznosti i čistoće. Specijalni plinovi za poluvodiče odnose se na plinove koji igraju ključnu ulogu u proizvodnji poluvodičkih materijala, proizvodnji čipova, taloženju tankog filma, jetkanju i drugim procesima. Ovi plinovi moraju ispunjavati stroge zahtjeve za čistoću, stabilnost i preciznu kontrolu nad procesima reakcije. Ovaj članak će predstaviti nekoliko uobičajenih specijalnih plinova koji se koriste u poluvodičima i razmotriti njihovu ulogu u procesu proizvodnje poluvodiča.

1. Vodik (H₂)

Vodonik se široko koristi u proizvodnji poluprovodnika, posebno u hemijskom taloženju iz pare (CVD) i reakcijama redukcije. U CVD, vodonik se često miješa s drugim plinovima kako bi se dobili tanki filmovi, kao što su silikonski filmovi. Vodik također djeluje kao redukcijsko sredstvo u procesima taloženja metala i uklanjanja oksida. Dodatno, vodonik se koristi u čišćenju i liječenju poluvodičkih pločica za efikasno uklanjanje površinskih zagađivača i poboljšanje kvalitete čipova.

2. dušik (N₂)

Azot, inertni gas, uglavnom se koristi da obezbedi okruženje bez kiseonika u proizvodnji poluprovodnika. Obično se koristi u čišćenju opreme, procesima hlađenja i kao razblaživač u reakcionim atmosferama. U procesima taloženja parom i jetkanja, dušik se često miješa s drugim plinovima kako bi se stabilizirali uvjeti reakcije i kontrolirala brzina reakcije. Dušik se također koristi za suzbijanje oksidacije, štiteći osjetljive materijale od oštećenja oksidacijom.

3. kiseonik (O₂)

Kiseonik igra ključnu ulogu u industriji poluvodiča, posebno u procesima oksidacije. U formiranju sloja silicijum dioksida na površini silicijumskih pločica, kiseonik je neophodan. Uvođenjem kisika, na površini silicija se formira jednolični sloj oksida, koji je od vitalnog značaja za električne performanse i stabilnost uređaja. Kisik se također koristi u procesima čišćenja i jetkanja, reagirajući s drugim kemijskim plinovima kako bi se formirali oksidi ili uklonili određeni metalni filmovi.

4. Ugljični tetrafluorid (CF₄)

Ugljični tetrafluorid se široko koristi u procesima jetkanja. U poluprovodničkom jetkanju, CF₄ se miješa s drugim plinovima kako bi se efikasno uklonili tanki filmovi silicijuma, silicijum nitrida, metala i drugih materijala. Kada se CF₄ kombinuje sa fluorom, formira fluoride, koji imaju jaku reaktivnost i mogu efikasno nagrizati ciljni materijal. Ovaj plin je ključan za visoko precizno jetkanje uzoraka u proizvodnji integriranih kola.

5. Hlorovodonik (HCl)

Plin hlorovodonik se prvenstveno koristi kao gas za jetkanje, posebno u jetkanju metalnih materijala. Reaguje sa metalnim filmovima da formira hloride, omogućavajući uklanjanje metalnih slojeva. Ovaj proces se široko koristi u oblikovanju tankih metalnih filmova, osiguravajući preciznost strukture čipova.

6. dušikov trifluorid (NF₃)

Dušik trifluorid se uglavnom koristi za čišćenje ostataka taloženja u opremi za jetkanje plazmom. U procesima jetkanja plazmom, NF₃ reaguje sa taloženim materijalima (kao što su silicijum fluoridi) da bi se formirali fluoridi koji se lako uklanjaju. Ovaj plin je vrlo efikasan u procesu čišćenja, pomaže u održavanju čistoće opreme za jetkanje i poboljšava tačnost i efikasnost proizvodnih procesa.

7. silane (SiH₄)

Silan je gas koji se obično koristi u hemijskom taloženju pare (CVD), posebno za taloženje tankih silikonskih filmova. Silan se razgrađuje na visokim temperaturama i formira silikonske filmove na površini supstrata, što je ključno u proizvodnji poluvodiča. Podešavanjem protoka silana i reakcionih uslova, brzina taloženja i kvalitet filma mogu se precizno kontrolisati.

8. Bor trifluorid (BF₃)

Bor trifluorid je važan doping gas, koji se obično koristi u procesu dopiranja bora u proizvodnji poluprovodnika. Koristi se za podešavanje električnih svojstava kristala reakcijom sa silicijumskom podlogom da bi se formirao željeni sloj dopinga. Proces dopinga borom je neophodan za stvaranje poluvodičkih materijala P-tipa, a plin BF₃ igra ključnu ulogu u ovom procesu.

9. sumpor heksafluorid (SF₆)

Sumpor heksafluorid se uglavnom koristi u procesima jetkanja poluvodiča, posebno u visoko preciznom jetkanju. Zbog svojih visokih električnih izolacijskih svojstava i kemijske stabilnosti, SF₆ se može kombinirati s drugim plinovima kako bi se precizno uklonili slojevi materijala i osigurali precizni uzorci. Takođe se široko koristi u ionskom jetkanju, efikasno uklanjajući neželjene metalne filmove.

Zaključak

Specijalni plinovi za poluvodiče igraju nezamjenjivu ulogu u proizvodnji integriranih kola. Kako tehnologija nastavlja da napreduje, potražnja za višom čistoćom i performansama ovih plinova se povećava, što navodi dobavljače da konstantno optimiziraju kvalitet i vrste plinova. U budućnosti, industrija poluprovodnika će se i dalje oslanjati na ove specijalne plinove kako bi podržala proizvodnju čipova sljedeće generacije i tehnoloških inovacija. Stoga će razumijevanje i primjena specijalnih poluvodičkih plinova biti od ključnog značaja u pokretanju kontinuiranog razvoja industrije poluvodiča.