Halvlederindustrien, som kernen i moderne teknologisk udvikling, involverer adskillige højpræcisionsgasser med høj renhed i sin fremstillingsproces. Specialgasser til halvledere refererer til gasser, der spiller en nøglerolle i halvledermaterialeproduktion, spånfremstilling, tyndfilmaflejring, ætsning og andre processer. Disse gasser skal opfylde strenge krav til renhed, stabilitet og præcis kontrol over reaktionsprocesserne. Denne artikel vil introducere flere almindelige specialgasser, der bruges i halvledere, og diskutere deres roller i halvlederfremstillingsprocessen.

1. Brint (H₂)

Brint er meget udbredt i halvlederfremstilling, især i kemisk dampaflejring (CVD) og reduktionsreaktioner. I CVD blandes brint ofte med andre gasser for at dyrke tynde film, såsom siliciumfilm. Hydrogen fungerer også som et reduktionsmiddel i metalaflejring og oxidfjernelsesprocesser. Derudover bruges brint til rensning og behandling af halvlederwafere for effektivt at fjerne overfladeforurening og forbedre kvaliteten af ​​spånerne.

2. Nitrogen (N₂)

Nitrogen, en inert gas, bruges hovedsageligt til at give et iltfrit miljø i halvlederfremstilling. Det er almindeligt anvendt til rengøring af udstyr, køleprocesser og som fortyndingsmiddel i reaktionsatmosfærer. Ved dampaflejring og ætsningsprocesser blandes nitrogen ofte med andre gasser for at stabilisere reaktionsbetingelserne og kontrollere reaktionshastigheden. Nitrogen bruges også til at undertrykke oxidation og beskytter følsomme materialer mod oxidationsskader.

3. Ilt (O₂)

Ilt spiller en afgørende rolle i halvlederindustrien, især i oxidationsprocesser. Ved dannelsen af ​​et siliciumdioxidlag på overfladen af ​​siliciumwafers er ilt essentielt. Ved at indføre ilt dannes et ensartet oxidlag på siliciumoverfladen, hvilket er afgørende for den elektriske ydeevne og enhedens stabilitet. Ilt bruges også i rense- og ætsningsprocesser, idet det reagerer med andre kemiske gasser for at danne oxider eller fjerne visse metalfilm.

4. Kulstoftetrafluorid (CF₄)

Carbontetrafluorid er meget udbredt i ætsningsprocesser. Ved halvlederætsning blandes CF4 med andre gasser for effektivt at fjerne tynde film af silicium, siliciumnitrid, metal og andre materialer. Når CF4 kombineres med fluor, danner det fluorider, som har stærk reaktivitet og effektivt kan ætse målmaterialet. Denne gas er afgørende for højpræcisionsmønsterætsning i integreret kredsløbsproduktion.

5. Hydrogenchlorid (HCl)

Hydrogenchloridgas bruges primært som ætsningsgas, især ved ætsning af metalmaterialer. Det reagerer med metalfilm og danner chlorider, hvilket gør det muligt at fjerne metallagene. Denne proces bruges i vid udstrækning til mønsterdannelse af tynde metalfilm, hvilket sikrer præcisionen af ​​chipstrukturerne.

6. Nitrogentrifluorid (NF₃)

Nitrogentrifluorid bruges hovedsageligt til at rense aflejringsrester i plasmaætsningsudstyr. I plasmaætsningsprocesser reagerer NF3 med aflejrede materialer (såsom siliciumfluorider) for at danne let aftagelige fluorider. Denne gas er yderst effektiv i renseprocessen og hjælper med at opretholde renheden af ​​ætseudstyr og forbedre nøjagtigheden og effektiviteten af ​​fremstillingsprocesser.

7. Silan (SiH₄)

Silan er en almindeligt anvendt gas i kemisk dampaflejring (CVD), især til aflejring af tynde siliciumfilm. Silan nedbrydes ved høje temperaturer for at danne siliciumfilm på substratoverfladen, hvilket er afgørende i halvlederfremstilling. Ved at justere silanstrømmen og reaktionsbetingelserne kan aflejringshastigheden og filmkvaliteten styres præcist.

8. Bortrifluorid (BF₃)

Bortrifluorid er en vigtig dopinggas, der typisk anvendes i boron-dopingprocessen i halvlederfremstilling. Det bruges til at justere krystallens elektriske egenskaber ved at reagere med siliciumsubstratet for at danne det ønskede dopinglag. Bor-dopingprocessen er essentiel for at skabe P-type halvledermaterialer, og BF3-gas spiller en kritisk rolle i denne proces.

9. Svovlhexafluorid (SF₆)

Svovlhexafluorid bruges hovedsageligt i halvlederætsningsprocesser, især i højpræcisionsætsning. På grund af dets høje elektriske isolerende egenskaber og kemiske stabilitet kan SF₆ kombineres med andre gasser for nøjagtigt at fjerne materialefilm og sikre præcise mønstre. Det er også meget udbredt til ionætsning, der effektivt fjerner uønskede metalfilm.

Konklusion

Specialgasser til halvledere spiller en uerstattelig rolle i fremstillingen af ​​integrerede kredsløb. Efterhånden som teknologien fortsætter med at udvikle sig, stiger efterspørgslen efter højere renhed og ydeevne af disse gasser, hvilket får leverandørerne til konstant at optimere kvaliteten og typerne af gasser. I fremtiden vil halvlederindustrien fortsat være afhængig af disse specialgasser for at understøtte produktionen af ​​næste generations chips og teknologiske innovationer. Derfor vil forståelse og anvendelse af halvlederspecialgasser være afgørende for at drive den kontinuerlige udvikling af halvlederindustrien.