Proizvodnja poluprovodnika oslanja se na široku paletu plinova, koji se mogu kategorizirati u tri glavne vrste: rasuti gasovi, specijalnih gasovai gasovi za jetkanje. Ovi plinovi moraju biti izuzetno visoke čistoće kako bi se spriječila kontaminacija, koja može uništiti delikatan i složen proces proizvodnje.

Bulk Gases

dušik (N₂):

Uloga: N₂ služi za višestruke svrhe, uključujući pročišćavanje procesnih komora i obezbjeđivanje inertne atmosfere tokom različitih faza proizvodnje poluprovodnika.
Dodatne napomene: Azot se često koristi u transportu i skladištenju silikonskih pločica kako bi se oksidacija svela na minimum. Njegova inertna priroda osigurava da ne reagira s drugim materijalima, što ga čini idealnim za održavanje čistog okruženja za obradu.

Argon (Ar):
Uloga: Pored svog učešća u plazma procesima, argon je instrumentalan u procesima u kojima su kontrolisane kompozicije gasa ključne.
Dodatne napomene: Pošto ne reaguje sa većinom materijala, argon se takođe koristi za raspršivanje, što pomaže u taloženju metalnih ili dielektričnih filmova gde se površine moraju održavati bez kontaminacije.

Helijum (He):
Uloga: Toplotna svojstva helijuma čine ga neprocjenjivim za hlađenje i održavanje konzistencije temperature tokom reaktivnih procesa.
Dodatne napomene: Često se koristi u visokoenergetskim laserskim sistemima za litografiju zbog svoje nereaktivne prirode i sposobnosti da održava optičku putanju bez kontaminacije.

Vodik (H₂):
Uloga: Osim svoje primjene u žarenju, vodonik također pomaže u čišćenju površine pločica i može biti uključen u hemijske reakcije tokom epitaksije.
Dodatne napomene: Upotreba vodika u taloženju tankih filmova omogućava veću kontrolu nad koncentracijom nosača u poluvodičkim materijalima, značajno mijenjajući njihova električna svojstva.

Specijalni plinovi i dodaci

Silane (SiH₄):
Uloga: Osim što je prekursor za taloženje silicijuma, silan se može polimerizirati u pasivizirajući film koji poboljšava elektronske karakteristike.
Dodatne napomene: Njegova reaktivnost zahtijeva pažljivo rukovanje zbog sigurnosnih razloga, posebno kada se miješa sa zrakom ili kisikom.

Amonijak (NH₃):
Uloga: Pored proizvodnje nitridnih filmova, amonijak je značajan u proizvodnji pasivacijskih slojeva koji povećavaju pouzdanost poluvodičkih uređaja.
Dodatne napomene: Može biti uključen u procese koji zahtijevaju ugradnju azota u silicijum, poboljšavajući elektronska svojstva.

Fosfin (PH₃), Arsin (AsH₃) i Diboran (B₂H₆):
Uloga: Ovi gasovi nisu samo neophodni za doping, već su i kritični za postizanje željenih električnih svojstava u naprednim poluprovodničkim uređajima.
Dodatne napomene: Njihova toksičnost zahtijeva stroge sigurnosne protokole i sisteme za nadzor u proizvodnim okruženjima kako bi se umanjili rizici.

Gasovi za nagrizanje i čišćenje

Fluorugljici (CF₄, SF₆):
Uloga: Ovi gasovi se koriste u procesima suvog jetkanja, koji nude visoku preciznost u poređenju sa mokrim metodama jetkanja.
Dodatne napomene: CF₄ i SF₆ su značajni zbog svoje sposobnosti da efikasno ugrizu materijale na bazi silicijuma, omogućavajući finu rezoluciju uzoraka koja je kritična za modernu mikroelektroniku.

Klor (Cl₂) i fluorovodonik (HF):
Uloga: Klor pruža agresivne sposobnosti jetkanja, posebno za metale, dok je HF ključan za uklanjanje silicijum dioksida.
Dodatne napomene: Kombinacija ovih gasova omogućava efikasno uklanjanje slojeva tokom različitih faza proizvodnje, osiguravajući čiste površine za naredne korake obrade.

Dušikov trifluorid (NF₃):
Uloga: NF₃ je ključan za čišćenje životne sredine u CVD sistemima, reagujući kontaminantima kako bi se održao optimalni učinak.
Dodatne napomene: Unatoč zabrinutosti oko njegovog potencijala stakleničkih plinova, NF₃ efikasnost u čišćenju čini ga preferiranim izborom u mnogim tvornicama, iako njegova upotreba zahtijeva pažljivo razmatranje okoliša.

Kiseonik (O₂):
Uloga: Oksidacijski procesi koje olakšava kisik mogu stvoriti bitne izolacijske slojeve u poluvodičkim strukturama.
Dodatne napomene: Uloga kiseonika u poboljšanju oksidacije silicijuma u formiranju slojeva SiO₂ je kritična za izolaciju i zaštitu komponenti kola.

Gasovi u nastajanju u proizvodnji poluvodiča

Osim tradicionalnih plinova navedenih gore, u procesu proizvodnje poluvodiča pažnju privlače i drugi plinovi, uključujući:

Ugljični dioksid (CO₂): Koristi se u nekim aplikacijama za čišćenje i jetkanje, posebno one koje uključuju napredne materijale.

Silicijum dioksid (SiO₂): Iako nije gas u standardnim uslovima, ispareni oblici silicijum dioksida se koriste u određenim procesima taloženja.

Environmental Considerations

Industrija poluprovodnika je sve više fokusirana na smanjenje uticaja na životnu sredinu koji je povezan sa upotrebom različitih gasova, posebno onih koji su moćni gasovi staklene bašte. Ovo je dovelo do razvoja naprednih sistema upravljanja gasom i istraživanja alternativnih gasova koji mogu pružiti slične prednosti uz manji uticaj na životnu sredinu.

Zaključak

Plinovi koji se koriste u proizvodnji poluprovodnika igraju ključnu ulogu u osiguravanju preciznosti i efikasnosti procesa proizvodnje. Kako tehnologija napreduje, industrija poluprovodnika kontinuirano teži poboljšanju čistoće i upravljanja plinom, a istovremeno se bavi sigurnosnim i ekološkim problemima povezanim s njihovom upotrebom.