Pooljuhtide tootmine tugineb suurele hulgale gaasidele, mida saab jagada kolme põhitüüpi: lahtised gaasid, spetsiaalsed gaasidja söövitusgaasid. Need gaasid peavad olema äärmiselt kõrge puhtusastmega, et vältida saastumist, mis võib rikkuda õrna ja keeruka tootmisprotsessi.

Puistegaasid

Lämmastik (N2):

Roll: N₂ teenib mitut eesmärki, sealhulgas protsessikambrite puhastamine ja inertse atmosfääri loomine pooljuhtide valmistamise erinevates etappides.
Lisamärkused: Lämmastikku kasutatakse sageli räniplaatide transportimisel ja ladustamisel, et minimeerida oksüdatsiooni. Selle inertne olemus tagab, et see ei reageeri teiste materjalidega, mistõttu on see ideaalne puhaste töötlemiskeskkondade säilitamiseks.

Argoon (Ar):
Roll: Lisaks osalemisele plasmaprotsessides on argoon oluline protsessides, kus kontrollitud gaasi koostis on ülioluline.
Täiendavad märkused: kuna see ei reageeri enamiku materjalidega, kasutatakse argooni ka pihustamiseks, mis aitab sadestada metalli või dielektrilisi kilesid, kus pindu tuleb hoida saastamata.

Heelium (He):
Roll: Heeliumi termilised omadused muudavad selle hindamatuks jahutamiseks ja temperatuuri ühtluse säilitamiseks reaktiivsete protsesside ajal.
Täiendavad märkused. Seda kasutatakse sageli litograafia suure energiatarbega lasersüsteemides, kuna see on mittereaktiivne ja suudab hoida optilise tee saastevabana.

Vesinik (H₂):
Roll: Lisaks lõõmutamisel kasutamisele aitab vesinik ka vahvlite pinda puhastada ja võib osaleda epitakseerimise ajal toimuvates keemilistes reaktsioonides.
Lisamärkused: Vesiniku kasutamine õhukeste kilede sadestamisel võimaldab paremini kontrollida kandja kontsentratsiooni pooljuhtmaterjalides, muutes oluliselt nende elektrilisi omadusi.

Spetsiaalsed gaasid ja lisandid

Silaan (SiH₄):
Roll: Lisaks sellele, et silaan on ränisadestamise eelkäija, saab seda polümeriseerida passiveerivaks kileks, mis parandab elektroonilisi omadusi.
Täiendavad märkused: selle reaktsioonivõime nõuab ohutusprobleemide tõttu hoolikat käsitsemist, eriti õhu või hapnikuga segamisel.

Ammoniaak (NH₃):
Roll: Lisaks nitriidkilede tootmisele on ammoniaak oluline passiveerimiskihtide tootmisel, mis suurendavad pooljuhtseadmete töökindlust.
Lisamärkused: Seda saab kaasata protsessidesse, mis nõuavad lämmastiku lisamist räni, parandades elektroonilisi omadusi.

Fosfiin (PH₃), arsiin (AsH₃) ja diboraan (B2H6):
Roll: need gaasid ei ole mitte ainult dopingu jaoks olulised, vaid on ka üliolulised soovitud elektriliste omaduste saavutamiseks täiustatud pooljuhtseadmetes.
Täiendavad märkused: nende toksilisus eeldab ohtude leevendamiseks rangeid ohutusprotokolle ja jälgimissüsteeme tootmiskeskkondades.

Söövitus- ja puhastusgaasid

Fluorosüsinikud (CF4, SF₆):
Roll: neid gaase kasutatakse kuivsöövitamise protsessides, mis pakuvad suurt täpsust võrreldes märgsöövitusmeetoditega.
Täiendavad märkused: CF4 ja SF₆ on olulised tänu nende võimele söövitada tõhusalt ränipõhiseid materjale, võimaldades tänapäevases mikroelektroonikas kriitilise tähtsusega mustri peent eraldusvõimet.

Kloor (Cl₂) ja vesinikfluoriid (HF):
Roll: Kloor annab agressiivse söövitusvõime, eriti metallide puhul, samas kui HF on ränidioksiidi eemaldamisel ülioluline.
Täiendavad märkused: Nende gaaside kombinatsioon võimaldab kihtide tõhusat eemaldamist erinevate valmistamisetappide ajal, tagades puhta pinnad järgmisteks töötlemisetappideks.

Lämmastiktrifluoriid (NF₃):
Roll: NF₃ on keskse tähtsusega keskkonna puhastamisel CVD-süsteemides, reageerides saasteainetega, et säilitada optimaalne jõudlus.
Täiendavad märkused. Vaatamata murele selle kasvuhoonegaaside potentsiaali pärast, muudab NF₃ tõhususe puhastamisel selle eelistatud valikuks paljudes tehastes, kuigi selle kasutamine nõuab hoolikat keskkonnakaalutlust.

Hapnik (O2):
Roll: Hapniku poolt soodustatud oksüdatsiooniprotsessid võivad pooljuhtstruktuurides luua olulisi isoleerkihte.
Täiendavad märkused: Hapniku roll räni oksüdatsiooni suurendamisel SiO₂ kihtide moodustamiseks on vooluringi komponentide isoleerimise ja kaitsmise seisukohalt kriitilise tähtsusega.

Tekkivad gaasid pooljuhtide tootmises

Lisaks ülalloetletud traditsioonilistele gaasidele on pooljuhtide tootmisprotsessis tähelepanu võitmas ka teised gaasid, sealhulgas:

Süsinikdioksiid (CO₂): Kasutatakse teatud puhastus- ja söövitusrakendustes, eriti nendes, mis hõlmavad täiustatud materjale.

Ränidioksiid (SiO₂): Kuigi see ei ole standardtingimustes gaas, kasutatakse teatud sadestamisprotsessides ränidioksiidi aurustatud vorme.

Keskkonnakaalutlused

Pooljuhtide tööstus keskendub üha enam erinevate gaaside, eriti tugevate kasvuhoonegaaside kasutamisega seotud keskkonnamõjude vähendamisele. See on viinud täiustatud gaasihaldussüsteemide väljatöötamiseni ja alternatiivsete gaaside uurimiseni, mis võivad pakkuda sarnaseid eeliseid väiksema keskkonnajalajäljega.

Järeldus

Pooljuhtide valmistamisel kasutatavad gaasid mängivad tootmisprotsesside täpsuse ja tõhususe tagamisel olulist rolli. Tehnoloogia arenedes püüab pooljuhtide tööstus pidevalt parandada gaasi puhtust ja juhtimist, tegeledes samal ajal ka nende kasutamisega seotud ohutuse ja keskkonnaprobleemidega.