સેમિકન્ડક્ટર મેન્યુફેક્ચરિંગ વાયુઓની વિશાળ વિવિધતા પર આધાર રાખે છે, જેને ત્રણ મુખ્ય પ્રકારોમાં વર્ગીકૃત કરી શકાય છે: જથ્થાબંધ વાયુઓ, વિશિષ્ટ વાયુઓ, અને એચીંગ વાયુઓ. દૂષણને રોકવા માટે આ વાયુઓ અત્યંત ઉચ્ચ શુદ્ધતા ધરાવતા હોવા જોઈએ, જે નાજુક અને જટિલ બનાવટની પ્રક્રિયાને બગાડે છે.

બલ્ક વાયુઓ

નાઇટ્રોજન (N₂):

ભૂમિકા: N₂ સેમિકન્ડક્ટર મેન્યુફેક્ચરિંગના વિવિધ તબક્કા દરમિયાન પ્રક્રિયા ચેમ્બરને શુદ્ધ કરવા અને નિષ્ક્રિય વાતાવરણ પૂરું પાડવા સહિત બહુવિધ હેતુઓ પૂરા પાડે છે.
વધારાની નોંધો: ઓક્સિડેશનને ઓછું કરવા માટે સિલિકોન વેફરના પરિવહન અને સંગ્રહમાં નાઇટ્રોજનનો વારંવાર ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. તેની નિષ્ક્રિય પ્રકૃતિ સુનિશ્ચિત કરે છે કે તે અન્ય સામગ્રીઓ સાથે પ્રતિક્રિયા આપતું નથી, તેને સ્વચ્છ પ્રક્રિયા વાતાવરણ જાળવવા માટે આદર્શ બનાવે છે.

આર્ગોન (Ar):
ભૂમિકા: પ્લાઝ્મા પ્રક્રિયાઓમાં તેની સંડોવણી ઉપરાંત, આર્ગોન પ્રક્રિયાઓમાં નિમિત્ત છે જ્યાં નિયંત્રિત ગેસ રચનાઓ નિર્ણાયક છે.
વધારાની નોંધો: કારણ કે તે મોટાભાગની સામગ્રીઓ સાથે પ્રતિક્રિયા આપતું નથી, આર્ગોનનો ઉપયોગ સ્પુટરિંગ માટે પણ થાય છે, જે ધાતુ અથવા ડાઇલેક્ટ્રિક ફિલ્મોને જમા કરવામાં મદદ કરે છે જ્યાં સપાટીને દૂષિત કર્યા વિના જાળવવી આવશ્યક છે.

હિલીયમ (તે):
ભૂમિકા: હિલીયમના થર્મલ ગુણધર્મો તેને ઠંડક અને પ્રતિક્રિયાશીલ પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન તાપમાનની સુસંગતતા જાળવવા માટે અમૂલ્ય બનાવે છે.
વધારાની નોંધો: તેની બિન-પ્રતિક્રિયાશીલ પ્રકૃતિ અને દૂષિતતાથી મુક્ત ઓપ્ટિકલ પાથ જાળવવાની ક્ષમતાને કારણે લિથોગ્રાફી માટે ઉચ્ચ-ઊર્જા લેસર સિસ્ટમ્સમાં તેનો ઉપયોગ થાય છે.

હાઇડ્રોજન (H₂):
ભૂમિકા: એનેલીંગમાં તેના ઉપયોગ ઉપરાંત, હાઇડ્રોજન વેફરની સપાટીને સાફ કરવામાં પણ મદદ કરે છે અને એપિટાક્સી દરમિયાન રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં સામેલ થઈ શકે છે.
વધારાની નોંધો: પાતળી ફિલ્મોના ડિપોઝિશનમાં હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીમાં વાહકની સાંદ્રતા પર વધુ નિયંત્રણ માટે પરવાનગી આપે છે, તેમના વિદ્યુત ગુણધર્મોમાં નોંધપાત્ર ફેરફાર કરે છે.

વિશેષતા વાયુઓ અને ડોપેન્ટ્સ

સિલેન (SiH₄):
ભૂમિકા: સિલિકોન ડિપોઝિશન માટે અગ્રદૂત હોવા ઉપરાંત, સિલેનને પેસિવેટિંગ ફિલ્મમાં પોલિમરાઇઝ કરી શકાય છે જે ઇલેક્ટ્રોનિક લાક્ષણિકતાઓને સુધારે છે.
વધારાની નોંધો: સલામતીની ચિંતાઓને કારણે તેની પ્રતિક્રિયાશીલતાને સાવચેતીપૂર્વક સંભાળવાની જરૂર છે, ખાસ કરીને જ્યારે હવા અથવા ઓક્સિજન સાથે મિશ્રિત કરવામાં આવે છે.

એમોનિયા (NH₃):
ભૂમિકા: નાઇટ્રાઇડ ફિલ્મોના ઉત્પાદન ઉપરાંત, એમોનિયા પેસિવેશન સ્તરો ઉત્પન્ન કરવામાં નોંધપાત્ર છે જે સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણોની વિશ્વસનીયતામાં વધારો કરે છે.
વધારાની નોંધો: તે પ્રક્રિયાઓમાં સામેલ થઈ શકે છે જેને સિલિકોનમાં નાઈટ્રોજનનો સમાવેશ કરવાની જરૂર હોય છે, ઈલેક્ટ્રોનિક ગુણધર્મોમાં સુધારો થાય છે.

ફોસ્ફાઈન (PH₃), આર્સીન (AsH₃), અને ડીબોરેન (B₂H₆):
ભૂમિકા: આ વાયુઓ માત્ર ડોપિંગ માટે જ જરૂરી નથી પરંતુ અદ્યતન સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણોમાં ઇચ્છિત વિદ્યુત ગુણધર્મો પ્રાપ્ત કરવા માટે પણ મહત્વપૂર્ણ છે.
વધારાની નોંધો: તેમની ઝેરીતા જોખમોને ઘટાડવા માટે ફેબ્રિકેશન વાતાવરણમાં કડક સલામતી પ્રોટોકોલ અને મોનિટર સિસ્ટમ્સની આવશ્યકતા ધરાવે છે.

ઇચિંગ અને ક્લિનિંગ વાયુઓ

ફ્લોરોકાર્બન (CF₄, SF₆):
ભૂમિકા: આ વાયુઓ શુષ્ક એચીંગ પ્રક્રિયાઓમાં કાર્યરત છે, જે ભીની એચીંગ પદ્ધતિઓની તુલનામાં ઉચ્ચ ચોકસાઇ આપે છે.
વધારાની નોંધો: CF₄ અને SF₆ સિલિકોન-આધારિત સામગ્રીને અસરકારક રીતે કોતરવાની તેમની ક્ષમતાને કારણે નોંધપાત્ર છે, જે આધુનિક માઈક્રોઈલેક્ટ્રોનિક્સમાં ફાઈન પેટર્ન રિઝોલ્યુશન માટે મહત્વપૂર્ણ છે.

ક્લોરિન (Cl₂) અને હાઈડ્રોજન ફ્લોરાઈડ (HF):
ભૂમિકા: ક્લોરિન આક્રમક એચિંગ ક્ષમતાઓ પૂરી પાડે છે, ખાસ કરીને ધાતુઓ માટે, જ્યારે HF સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ દૂર કરવા માટે નિર્ણાયક છે.
વધારાની નોંધો: આ વાયુઓનું મિશ્રણ વિવિધ ફેબ્રિકેશન તબક્કાઓ દરમિયાન અસરકારક સ્તરને દૂર કરવા માટે પરવાનગી આપે છે, અનુગામી પ્રક્રિયાના પગલાં માટે સ્વચ્છ સપાટીને સુનિશ્ચિત કરે છે.

નાઇટ્રોજન ટ્રાઇફ્લોરાઇડ (NF₃):
ભૂમિકા: NF₃ CVD સિસ્ટમમાં પર્યાવરણીય સફાઈ માટે મહત્ત્વપૂર્ણ છે, શ્રેષ્ઠ કામગીરી જાળવવા માટે દૂષકો સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે.
વધારાની નોંધો: તેની ગ્રીનહાઉસ ગેસ સંભવિતતા વિશે ચિંતાઓ હોવા છતાં, સફાઈમાં NF₃ની કાર્યક્ષમતા તેને ઘણી ફેક્ટરીઓમાં પસંદગીની પસંદગી બનાવે છે, જો કે તેના ઉપયોગ માટે સાવચેતીપૂર્વક પર્યાવરણીય વિચારણા જરૂરી છે.

ઓક્સિજન (O₂):
ભૂમિકા: ઓક્સિજન દ્વારા સુવિધાયુક્ત ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયાઓ સેમિકન્ડક્ટર સ્ટ્રક્ચર્સમાં આવશ્યક ઇન્સ્યુલેટીંગ સ્તરો બનાવી શકે છે.
વધારાની નોંધો: SiO₂ સ્તરો બનાવવા માટે સિલિકોનના ઓક્સિડેશનને વધારવામાં ઓક્સિજનની ભૂમિકા સર્કિટ ઘટકોના અલગતા અને રક્ષણ માટે મહત્વપૂર્ણ છે.

સેમિકન્ડક્ટર મેન્યુફેક્ચરિંગમાં ઉભરતા ગેસ

ઉપર સૂચિબદ્ધ પરંપરાગત વાયુઓ ઉપરાંત, અન્ય વાયુઓ સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં ધ્યાન મેળવી રહ્યા છે, જેમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (CO₂): અમુક સફાઈ અને એચીંગ એપ્લીકેશનમાં ઉપયોગ થાય છે, ખાસ કરીને તેમાં અદ્યતન સામગ્રીનો સમાવેશ થાય છે.

સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ (SiO₂): પ્રમાણભૂત પરિસ્થિતિઓમાં ગેસ ન હોવા છતાં, સિલિકોન ડાયોક્સાઇડના બાષ્પીભવન સ્વરૂપોનો ઉપયોગ અમુક જમા પ્રક્રિયાઓમાં થાય છે.

પર્યાવરણીય વિચારણાઓ

સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગ વિવિધ વાયુઓના ઉપયોગ સાથે સંકળાયેલી પર્યાવરણીય અસરને ઘટાડવા પર વધુને વધુ ધ્યાન કેન્દ્રિત કરી રહ્યું છે, ખાસ કરીને તે જે શક્તિશાળી ગ્રીનહાઉસ વાયુઓ છે. આનાથી અદ્યતન ગેસ વ્યવસ્થાપન પ્રણાલીના વિકાસ અને વૈકલ્પિક વાયુઓની શોધ થઈ છે જે નીચા પર્યાવરણીય પદચિહ્ન સાથે સમાન લાભો પ્રદાન કરી શકે છે.

નિષ્કર્ષ

સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદનમાં વપરાતા વાયુઓ ફેબ્રિકેશન પ્રક્રિયાઓની ચોકસાઇ અને કાર્યક્ષમતા સુનિશ્ચિત કરવામાં મહત્ત્વની ભૂમિકા ભજવે છે. જેમ જેમ ટેક્નોલોજી આગળ વધે છે તેમ, સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગ ગેસ શુદ્ધતા અને વ્યવસ્થાપનમાં સુધારા માટે સતત પ્રયત્ન કરે છે, જ્યારે તેમના ઉપયોગ સાથે સંકળાયેલી સલામતી અને પર્યાવરણીય ચિંતાઓને પણ સંબોધિત કરે છે.