Pooljuhtide tööstus kui moodsa tehnoloogilise arengu tuum hõlmab oma tootmisprotsessis arvukalt ülitäpseid ja kõrge puhtusastmega gaase. Pooljuhtide erigaasid viitavad gaasidele, mis mängivad võtmerolli pooljuhtmaterjalide tootmisel, kiipide valmistamisel, õhukese kile sadestamise, söövitamise ja muudes protsessides. Need gaasid peavad vastama rangetele puhtuse, stabiilsuse ja reaktsiooniprotsesside täpse kontrolli nõuetele. Selles artiklis tutvustatakse mitmeid pooljuhtides kasutatavaid tavalisi erigaase ja arutatakse nende rolli pooljuhtide tootmisprotsessis.

1. Vesinik (H₂)

Vesinik kasutatakse laialdaselt pooljuhtide tootmises, eriti keemilises aurustamise-sadestamises (CVD) ja redutseerimisreaktsioonides. CVD-s segatakse vesinik sageli teiste gaasidega õhukeste kilede, näiteks räni kilede kasvatamiseks. Vesinik toimib ka redutseerijana metallide sadestamise ja oksiidide eemaldamise protsessides. Lisaks kasutatakse vesinikku pooljuhtplaatide puhastamisel ja töötlemisel, et eemaldada tõhusalt pinnasaaste ja parandada kiipide kvaliteeti.

2. Lämmastik (N₂)

Lämmastik, inertgaasi, kasutatakse peamiselt hapnikuvaba keskkonna tagamiseks pooljuhtide tootmisel. Seda kasutatakse tavaliselt seadmete puhastamisel, jahutusprotsessides ja lahjendina reaktsiooniatmosfääris. Aurusadestamise ja söövitamise protsessides segatakse lämmastikku sageli teiste gaasidega, et stabiliseerida reaktsioonitingimusi ja kontrollida reaktsioonikiirust. Lämmastikku kasutatakse ka oksüdatsiooni mahasurumiseks, kaitstes tundlikke materjale oksüdatsioonikahjustuste eest.

3. Hapnik (O₂)

Hapnik mängib otsustavat rolli pooljuhtide tööstuses, eriti oksüdatsiooniprotsessides. Ränidioksiidi kihi moodustumisel räniplaatide pinnale on hapnik hädavajalik. Hapniku sisseviimisel moodustub räni pinnale ühtlane oksiidikiht, mis on elektrilise jõudluse ja seadme stabiilsuse jaoks ülioluline. Hapnikku kasutatakse ka puhastus- ja söövitusprotsessides, reageerides teiste keemiliste gaasidega, moodustades oksiide või eemaldades teatud metallkiled.

4. Süsiniktetrafluoriid (CF4)

Süsiniktetrafluoriidi kasutatakse laialdaselt söövitusprotsessides. Pooljuhtide söövitamisel segatakse CF4 teiste gaasidega, et tõhusalt eemaldada õhukesed räni, räninitriidi, metalli ja muude materjalide kile. Kui CF4 ühineb fluoriga, moodustab see fluoriide, millel on tugev reaktsioonivõime ja mis võivad sihtmaterjali tõhusalt söövitada. See gaas on ülitäpse mustri söövitamise jaoks integraallülituse tootmisel ülioluline.

5. Vesinikkloriid (HCl)

Gaasivesinikkloriidi kasutatakse peamiselt söövitusgaasina, eriti metallmaterjalide söövitamisel. See reageerib metallkiledega, moodustades kloriide, võimaldades metallikihtide eemaldamist. Seda protsessi kasutatakse laialdaselt õhukeste metallkilede mustrimisel, tagades laastustruktuuride täpsuse.

6. Lämmastiktrifluoriid (NF₃)

Lämmastiktrifluoriidi kasutatakse peamiselt sadestamisjääkide puhastamiseks plasmasöövitusseadmetes. Plasma söövitusprotsessides reageerib NF₃ ladestunud materjalidega (nt ränifluoriididega), moodustades kergesti eemaldatavaid fluoriide. See gaas on puhastusprotsessis väga tõhus, aidates säilitada söövitusseadmete puhtust ning parandada tootmisprotsesside täpsust ja tõhusust.

7. Silaan (SiH₄)

Silaan on keemilise aurustamise-sadestamise (CVD) puhul tavaliselt kasutatav gaas, eriti räni õhukeste kilede sadestamiseks. Silaan laguneb kõrgel temperatuuril, moodustades substraadi pinnale räni kilesid, mis on pooljuhtide valmistamisel ülioluline. Silaani voolu ja reaktsioonitingimuste reguleerimisega saab sadestuskiirust ja kile kvaliteeti täpselt kontrollida.

8. Boortrifluoriid (BF₃)

Boortrifluoriid on oluline dopinggaas, mida tavaliselt kasutatakse pooljuhtide tootmises boori dopinguprotsessis. Seda kasutatakse kristalli elektriliste omaduste reguleerimiseks, reageerides ränisubstraadiga, et moodustada soovitud dopingkiht. Boori dopinguprotsess on P-tüüpi pooljuhtmaterjalide loomiseks hädavajalik ja BF3 gaas mängib selles protsessis kriitilist rolli.

9. Väävelheksafluoriid (SF₆)

Väävelheksafluoriid kasutatakse peamiselt pooljuhtide söövitamise protsessides, eriti ülitäpse söövitamise puhul. Tänu oma kõrgetele elektriisolatsiooniomadustele ja keemilisele stabiilsusele saab SF₆ kombineerida teiste gaasidega, et eemaldada täpselt materjalikiled ja tagada täpsed mustrid. Seda kasutatakse laialdaselt ka ioonsöövitamisel, eemaldades tõhusalt soovimatud metallkiled.

Järeldus

Spetsiaalsed pooljuhtide gaasid mängivad integraallülituste valmistamisel asendamatut rolli. Kuna tehnoloogia areneb edasi, suureneb nõudlus nende gaaside kõrgema puhtuse ja jõudluse järele, mis sunnib tarnijaid pidevalt optimeerima gaaside kvaliteeti ja liike. Tulevikus tugineb pooljuhtide tööstus nendele erigaasidele, et toetada järgmise põlvkonna kiipide tootmist ja tehnoloogilisi uuendusi. Seetõttu on pooljuhtide erigaaside mõistmine ja rakendamine pooljuhtide tööstuse pideva arengu juhtimisel kriitilise tähtsusega.