સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગ, આધુનિક તકનીકી વિકાસના મુખ્ય ભાગ તરીકે, તેની ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં અસંખ્ય ઉચ્ચ-ચોકસાઇ અને ઉચ્ચ-શુદ્ધતા વાયુઓનો સમાવેશ કરે છે. સેમિકન્ડક્ટર માટે વિશેષતા વાયુઓ એવા વાયુઓનો સંદર્ભ આપે છે જે સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીના ઉત્પાદન, ચિપ ઉત્પાદન, પાતળી-ફિલ્મ ડિપોઝિશન, એચિંગ અને અન્ય પ્રક્રિયાઓમાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે. આ વાયુઓએ શુદ્ધતા, સ્થિરતા અને પ્રતિક્રિયા પ્રક્રિયાઓ પર ચોક્કસ નિયંત્રણ માટેની કડક આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરવી આવશ્યક છે. આ લેખ સેમિકન્ડક્ટર્સમાં ઉપયોગમાં લેવાતા કેટલાક સામાન્ય વિશેષતા વાયુઓ રજૂ કરશે અને સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં તેમની ભૂમિકાઓની ચર્ચા કરશે.

1. હાઇડ્રોજન (H₂)

હાઇડ્રોજન સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદનમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે, ખાસ કરીને રાસાયણિક વરાળ ડિપોઝિશન (CVD) અને ઘટાડો પ્રતિક્રિયાઓમાં. સીવીડીમાં, સિલિકોન ફિલ્મો જેવી પાતળી ફિલ્મો ઉગાડવા માટે ઘણીવાર હાઇડ્રોજનને અન્ય વાયુઓ સાથે મિશ્રિત કરવામાં આવે છે. હાઇડ્રોજન મેટલ ડિપોઝિશન અને ઓક્સાઇડ દૂર કરવાની પ્રક્રિયામાં ઘટાડાના એજન્ટ તરીકે પણ કામ કરે છે. વધુમાં, હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ સેમિકન્ડક્ટર વેફરની સફાઈ અને સારવારમાં સપાટીના દૂષણોને અસરકારક રીતે દૂર કરવા અને ચિપ્સની ગુણવત્તા સુધારવા માટે થાય છે.

2. નાઇટ્રોજન (N₂)

નાઈટ્રોજન, એક નિષ્ક્રિય ગેસ, મુખ્યત્વે સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદનમાં ઓક્સિજન મુક્ત વાતાવરણ પૂરું પાડવા માટે વપરાય છે. તેનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે સાધનસામગ્રીની સફાઈ, ઠંડકની પ્રક્રિયામાં અને પ્રતિક્રિયા વાતાવરણમાં મંદન તરીકે થાય છે. બાષ્પ જમાવટ અને એચીંગ પ્રક્રિયાઓમાં, પ્રતિક્રિયાની સ્થિતિને સ્થિર કરવા અને પ્રતિક્રિયા દરને નિયંત્રિત કરવા માટે નાઇટ્રોજનને ઘણીવાર અન્ય વાયુઓ સાથે મિશ્રિત કરવામાં આવે છે. નાઇટ્રોજનનો ઉપયોગ ઓક્સિડેશનને દબાવવા માટે પણ થાય છે, જે ઓક્સિડેશનના નુકસાનથી સંવેદનશીલ સામગ્રીને સુરક્ષિત કરે છે.

3. ઓક્સિજન (O₂)

ઓક્સિજન સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગમાં, ખાસ કરીને ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયાઓમાં નિર્ણાયક ભૂમિકા ભજવે છે. સિલિકોન વેફરની સપાટી પર સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ સ્તરની રચનામાં, ઓક્સિજન આવશ્યક છે. ઓક્સિજન દાખલ કરવાથી, સિલિકોન સપાટી પર એક સમાન ઓક્સાઇડ સ્તર રચાય છે, જે વિદ્યુત કામગીરી અને ઉપકરણની સ્થિરતા માટે મહત્વપૂર્ણ છે. ઓક્સિજનનો ઉપયોગ સફાઈ અને એચીંગ પ્રક્રિયાઓમાં પણ થાય છે, અન્ય રાસાયણિક વાયુઓ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને ઓક્સાઇડ બનાવવા અથવા અમુક ધાતુની ફિલ્મોને દૂર કરવામાં આવે છે.

4. કાર્બન ટેટ્રાફ્લોરાઇડ (CF₄)

કાર્બન ટેટ્રાફ્લોરાઇડનો ઉપયોગ એચીંગ પ્રક્રિયાઓમાં વ્યાપકપણે થાય છે. સેમિકન્ડક્ટર એચીંગમાં, સિલિકોન, સિલિકોન નાઇટ્રાઇડ, મેટલ અને અન્ય સામગ્રીની પાતળી ફિલ્મોને અસરકારક રીતે દૂર કરવા માટે CF₄ને અન્ય વાયુઓ સાથે મિશ્રિત કરવામાં આવે છે. જ્યારે CF₄ ફ્લોરિન સાથે જોડાય છે, ત્યારે તે ફ્લોરાઈડ્સ બનાવે છે, જે મજબૂત પ્રતિક્રિયાશીલતા ધરાવે છે અને લક્ષ્ય સામગ્રીને અસરકારક રીતે ખોદી શકે છે. આ ગેસ ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ ઉત્પાદનમાં ઉચ્ચ-ચોકસાઇવાળી પેટર્ન એચીંગ માટે નિર્ણાયક છે.

5. હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ (HCl)

હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ ગેસનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે એચીંગ ગેસ તરીકે થાય છે, ખાસ કરીને ધાતુની સામગ્રીના કોતરણીમાં. તે ધાતુની ફિલ્મો સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને ક્લોરાઇડ બનાવે છે, જેનાથી ધાતુના સ્તરો દૂર થઈ શકે છે. આ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ પાતળી ધાતુની ફિલ્મોના પેટર્નિંગમાં વ્યાપકપણે થાય છે, જે ચિપ સ્ટ્રક્ચર્સની ચોકસાઈને સુનિશ્ચિત કરે છે.

6. નાઇટ્રોજન ટ્રાઇફ્લોરાઇડ (NF₃)

નાઇટ્રોજન ટ્રાઇફ્લોરાઇડનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે પ્લાઝ્મા ઇચિંગ સાધનોમાં અવશેષોને સાફ કરવા માટે થાય છે. પ્લાઝ્મા ઈચિંગ પ્રક્રિયાઓમાં, NF₃ જમા થયેલી સામગ્રી (જેમ કે સિલિકોન ફ્લોરાઈડ્સ) સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે જેથી સરળતાથી દૂર કરી શકાય તેવા ફ્લોરાઈડ્સ બને. આ ગેસ સફાઈ પ્રક્રિયામાં અત્યંત કાર્યક્ષમ છે, એચિંગ સાધનોની સ્વચ્છતા જાળવવામાં અને ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓની ચોકસાઈ અને કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવામાં મદદ કરે છે.

7. સિલેન (SiH₄)

સિલેન એ રાસાયણિક વરાળ ડિપોઝિશન (CVD) માં સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતો ગેસ છે, ખાસ કરીને સિલિકોન પાતળી ફિલ્મો જમા કરવા માટે. સિલેન ઉચ્ચ તાપમાને વિઘટન કરીને સબસ્ટ્રેટ સપાટી પર સિલિકોન ફિલ્મો બનાવે છે, જે સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદનમાં નિર્ણાયક છે. સિલેન અને પ્રતિક્રિયાની સ્થિતિના પ્રવાહને સમાયોજિત કરીને, ડિપોઝિશન રેટ અને ફિલ્મની ગુણવત્તાને ચોક્કસપણે નિયંત્રિત કરી શકાય છે.

8. બોરોન ટ્રાઇફ્લોરાઇડ (BF₃)

બોરોન ટ્રાઇફ્લોરાઇડ એ એક મહત્વપૂર્ણ ડોપિંગ ગેસ છે, જેનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદનમાં બોરોન ડોપિંગ પ્રક્રિયામાં થાય છે. તેનો ઉપયોગ ઇચ્છિત ડોપિંગ સ્તર બનાવવા માટે સિલિકોન સબસ્ટ્રેટ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને ક્રિસ્ટલના વિદ્યુત ગુણધર્મોને સમાયોજિત કરવા માટે થાય છે. બોરોન ડોપિંગ પ્રક્રિયા પી-પ્રકારની સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી બનાવવા માટે જરૂરી છે, અને BF₃ ગેસ આ પ્રક્રિયામાં નિર્ણાયક ભૂમિકા ભજવે છે.

9. સલ્ફર હેક્સાફ્લોરાઇડ (SF₆)

સલ્ફર હેક્સાફ્લોરાઇડ મુખ્યત્વે સેમિકન્ડક્ટર એચિંગ પ્રક્રિયાઓમાં વપરાય છે, ખાસ કરીને ઉચ્ચ-ચોકસાઇવાળા એચિંગમાં. તેના ઉચ્ચ વિદ્યુત અવાહક ગુણધર્મો અને રાસાયણિક સ્થિરતાને લીધે, SF₆ ને અન્ય વાયુઓ સાથે જોડી શકાય છે જેથી સામગ્રીની ફિલ્મોને સચોટ રીતે દૂર કરી શકાય અને ચોક્કસ પેટર્નની ખાતરી કરી શકાય. અનિચ્છનીય ધાતુની ફિલ્મોને અસરકારક રીતે દૂર કરીને આયન એચીંગમાં પણ તેનો વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે.

નિષ્કર્ષ

સેમિકન્ડક્ટર્સ માટે વિશિષ્ટ વાયુઓ એકીકૃત સર્કિટના ઉત્પાદનમાં બદલી ન શકાય તેવી ભૂમિકા ભજવે છે. જેમ જેમ ટેક્નોલોજી આગળ વધતી જાય છે તેમ, આ વાયુઓની ઉચ્ચ શુદ્ધતા અને પ્રદર્શનની માંગ વધે છે, જે સપ્લાયર્સને સતત વાયુઓની ગુણવત્તા અને પ્રકારોને શ્રેષ્ઠ બનાવવા માટે પ્રોત્સાહિત કરે છે. ભવિષ્યમાં, સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગ આગલી પેઢીની ચિપ્સ અને તકનીકી નવીનતાઓના ઉત્પાદનને ટેકો આપવા માટે આ વિશિષ્ટ ગેસ પર આધાર રાખવાનું ચાલુ રાખશે. તેથી, સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગના સતત વિકાસને આગળ વધારવા માટે સેમિકન્ડક્ટર સ્પેશિયાલિટી ગેસને સમજવું અને લાગુ કરવું મહત્વપૂર્ણ રહેશે.