گازهای تخصصی برای نیمه هادی ها
صنعت نیمه هادی به عنوان هسته توسعه فناوری مدرن، گازهای با دقت بالا و خلوص بالا را در فرآیند تولید خود شامل می شود. گازهای ویژه برای نیمه هادی ها به گازهایی اطلاق می شود که نقش کلیدی در تولید مواد نیمه هادی، ساخت تراشه، رسوب لایه نازک، اچینگ و سایر فرآیندها دارند. این گازها باید الزامات سختی را برای خلوص، پایداری و کنترل دقیق فرآیندهای واکنش برآورده کنند. در این مقاله چندین گاز تخصصی رایج مورد استفاده در نیمه هادی ها معرفی شده و نقش آنها در فرآیند تولید نیمه هادی ها مورد بحث قرار می گیرد.
- هیدروژن (H2)
هیدروژن به طور گسترده در ساخت نیمه هادی ها، به ویژه در رسوب بخار شیمیایی (CVD) و واکنش های کاهش استفاده می شود. در CVD، هیدروژن اغلب با گازهای دیگر مخلوط می شود تا لایه های نازک مانند لایه های سیلیکونی رشد کنند. هیدروژن همچنین به عنوان یک عامل کاهنده در فرآیندهای رسوب فلز و حذف اکسید عمل می کند. علاوه بر این، هیدروژن در تمیز کردن و تصفیه ویفرهای نیمه هادی برای حذف موثر آلودگی های سطحی و بهبود کیفیت تراشه ها استفاده می شود.
- نیتروژن (N2)
نیتروژنیک گاز بی اثر، عمدتاً برای ایجاد محیطی بدون اکسیژن در تولید نیمه هادی استفاده می شود. معمولاً در تمیز کردن تجهیزات، فرآیندهای خنک کننده و به عنوان رقیق کننده در اتمسفرهای واکنش استفاده می شود. در فرآیندهای رسوب بخار و اچینگ، نیتروژن اغلب با گازهای دیگر مخلوط می شود تا شرایط واکنش را تثبیت کند و سرعت واکنش را کنترل کند. نیتروژن همچنین برای سرکوب اکسیداسیون استفاده می شود و از مواد حساس در برابر آسیب اکسیداسیون محافظت می کند.
- اکسیژن (O2)
اکسیژن نقش مهمی در صنعت نیمه هادی ها، به ویژه در فرآیندهای اکسیداسیون دارد. در تشکیل یک لایه دی اکسید سیلیکون بر روی سطح ویفرهای سیلیکونی، اکسیژن ضروری است. با وارد کردن اکسیژن، یک لایه اکسید یکنواخت روی سطح سیلیکون تشکیل میشود که برای عملکرد الکتریکی و پایداری دستگاه حیاتی است. اکسیژن همچنین در فرآیندهای تمیز کردن و حکاکی، واکنش با سایر گازهای شیمیایی برای تشکیل اکسید یا حذف لایه های فلزی خاص استفاده می شود.
- تترا فلوراید کربن (CF4)
تترا فلوراید کربن به طور گسترده در فرآیندهای اچ استفاده می شود. در اچینگ نیمه هادی، CF4 با گازهای دیگر مخلوط می شود تا به طور موثر لایه های نازک سیلیکون، نیترید سیلیکون، فلز و سایر مواد را حذف کند. هنگامی که CF4 با فلوئور ترکیب می شود، فلوریدها را تشکیل می دهد که واکنش پذیری قوی دارند و می توانند به طور موثر ماده مورد نظر را حکاکی کنند. این گاز برای حکاکی الگوی با دقت بالا در تولید مدار مجتمع بسیار مهم است.
- هیدروژن کلرید (HCl)
گاز هیدروژن کلرید در درجه اول به عنوان گاز اچینگ، به ویژه در حکاکی مواد فلزی استفاده می شود. با لایه های فلزی واکنش داده و کلرید تشکیل می دهد و اجازه می دهد لایه های فلزی حذف شوند. این فرآیند به طور گسترده در الگوبرداری از فیلم های فلزی نازک استفاده می شود و دقت ساختارهای تراشه را تضمین می کند.
- نیتروژن تری فلوراید (NF3)
تری فلوراید نیتروژن عمدتاً برای تمیز کردن بقایای رسوب در تجهیزات اچ پلاسما استفاده می شود. در فرآیندهای حکاکی پلاسما، NF3 با مواد رسوبشده (مانند فلوریدهای سیلیکون) واکنش میدهد تا فلوریدهایی که به راحتی قابل جابجایی هستند را تشکیل دهد. این گاز در فرآیند تمیز کردن بسیار کارآمد است و به حفظ پاکیزگی تجهیزات اچینگ و بهبود دقت و کارایی فرآیندهای تولید کمک می کند.
- سیلان (SiH4)
سیلان گازی است که معمولاً در رسوبدهی بخار شیمیایی (CVD) بهویژه برای رسوبگذاری لایههای نازک سیلیکونی استفاده میشود. سیلان در دماهای بالا تجزیه می شود و لایه های سیلیکونی روی سطح زیرلایه تشکیل می دهد که در ساخت نیمه هادی ها بسیار مهم است. با تنظیم جریان سیلان و شرایط واکنش، سرعت رسوب و کیفیت فیلم را می توان دقیقاً کنترل کرد.
- تری فلوراید بور (BF3)
تری فلوراید بور یک گاز دوپینگ مهم است که معمولاً در فرآیند دوپینگ بور در ساخت نیمه هادی ها استفاده می شود. برای تنظیم خواص الکتریکی کریستال از طریق واکنش با بستر سیلیکونی برای تشکیل لایه دوپینگ مورد نظر استفاده می شود. فرآیند دوپینگ بور برای ایجاد مواد نیمه هادی نوع P ضروری است و گاز BF3 نقش مهمی در این فرآیند ایفا می کند.
- هگزا فلوراید گوگرد (SF6)
هگزا فلوراید گوگرد عمدتاً در فرآیندهای اچینگ نیمه هادی، به ویژه در اچ با دقت بالا استفاده می شود. با توجه به خواص عایق الکتریکی بالا و پایداری شیمیایی، SF6 را می توان با گازهای دیگر ترکیب کرد تا فیلم های مواد را با دقت حذف کند و از الگوهای دقیق اطمینان حاصل کند. همچنین به طور گسترده در حکاکی یونی استفاده می شود و به طور موثر فیلم های فلزی ناخواسته را از بین می برد.
نتیجه گیری
گازهای ویژه برای نیمه هادی ها نقشی بی بدیل در ساخت مدارهای مجتمع دارند. با ادامه پیشرفت فناوری، تقاضا برای خلوص و عملکرد بالاتر این گازها افزایش می یابد و تامین کنندگان را بر آن می دارد تا به طور مداوم کیفیت و انواع گازها را بهینه کنند. در آینده، صنعت نیمه هادی به تکیه بر این گازهای ویژه برای حمایت از تولید تراشه های نسل بعدی و نوآوری های فناوری ادامه خواهد داد. بنابراین، درک و استفاده از گازهای تخصصی نیمه هادی در پیشبرد توسعه مستمر صنعت نیمه هادی حیاتی خواهد بود.
