अर्धचालकों के लिए विशेष गैसें
सेमीकंडक्टर उद्योग, आधुनिक तकनीकी विकास के मूल के रूप में, अपनी विनिर्माण प्रक्रिया में कई उच्च-परिशुद्धता और उच्च-शुद्धता वाली गैसों को शामिल करता है। अर्धचालकों के लिए विशेष गैसें उन गैसों को संदर्भित करती हैं जो अर्धचालक सामग्री उत्पादन, चिप निर्माण, पतली-फिल्म जमाव, नक़्क़ाशी और अन्य प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। इन गैसों को प्रतिक्रिया प्रक्रियाओं पर शुद्धता, स्थिरता और सटीक नियंत्रण के लिए सख्त आवश्यकताओं को पूरा करना होगा। यह लेख अर्धचालकों में उपयोग की जाने वाली कई सामान्य विशेष गैसों का परिचय देगा और अर्धचालक निर्माण प्रक्रिया में उनकी भूमिकाओं पर चर्चा करेगा।
- हाइड्रोजन (H₂)
हाइड्रोजन अर्धचालक निर्माण में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) और कमी प्रतिक्रियाओं में। सीवीडी में, सिलिकॉन फिल्मों जैसी पतली फिल्मों को विकसित करने के लिए हाइड्रोजन को अक्सर अन्य गैसों के साथ मिलाया जाता है। हाइड्रोजन धातु जमाव और ऑक्साइड हटाने की प्रक्रियाओं में एक कम करने वाले एजेंट के रूप में भी कार्य करता है। इसके अतिरिक्त, सतह के दूषित पदार्थों को प्रभावी ढंग से हटाने और चिप्स की गुणवत्ता में सुधार करने के लिए सेमीकंडक्टर वेफर्स की सफाई और उपचार में हाइड्रोजन का उपयोग किया जाता है।
- नाइट्रोजन (N₂)
नाइट्रोजनएक अक्रिय गैस, जिसका उपयोग मुख्य रूप से सेमीकंडक्टर निर्माण में ऑक्सीजन मुक्त वातावरण प्रदान करने के लिए किया जाता है। इसका उपयोग आमतौर पर उपकरण की सफाई, शीतलन प्रक्रियाओं और प्रतिक्रिया वातावरण में मंदक के रूप में किया जाता है। वाष्प जमाव और नक़्क़ाशी प्रक्रियाओं में, प्रतिक्रिया की स्थिति को स्थिर करने और प्रतिक्रिया दर को नियंत्रित करने के लिए नाइट्रोजन को अक्सर अन्य गैसों के साथ मिलाया जाता है। नाइट्रोजन का उपयोग ऑक्सीकरण को दबाने, संवेदनशील सामग्रियों को ऑक्सीकरण क्षति से बचाने के लिए भी किया जाता है।
- ऑक्सीजन (O₂)
ऑक्सीजन सेमीकंडक्टर उद्योग में, विशेषकर ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। सिलिकॉन वेफर्स की सतह पर सिलिकॉन डाइऑक्साइड परत के निर्माण में ऑक्सीजन आवश्यक है। ऑक्सीजन पेश करने से, सिलिकॉन सतह पर एक समान ऑक्साइड परत बन जाती है, जो विद्युत प्रदर्शन और डिवाइस स्थिरता के लिए महत्वपूर्ण है। ऑक्सीजन का उपयोग सफाई और नक़्क़ाशी प्रक्रियाओं में भी किया जाता है, अन्य रासायनिक गैसों के साथ प्रतिक्रिया करके ऑक्साइड बनाता है या कुछ धातु की फिल्मों को हटाता है।
- कार्बन टेट्राफ्लोराइड (CF₄)
कार्बन टेट्राफ्लोराइड का व्यापक रूप से नक़्क़ाशी प्रक्रियाओं में उपयोग किया जाता है। अर्धचालक नक़्क़ाशी में, सिलिकॉन, सिलिकॉन नाइट्राइड, धातु और अन्य सामग्रियों की पतली फिल्मों को प्रभावी ढंग से हटाने के लिए CF₄ को अन्य गैसों के साथ मिलाया जाता है। जब CF₄ फ्लोरीन के साथ जुड़ता है, तो यह फ्लोराइड बनाता है, जिसमें मजबूत प्रतिक्रिया होती है और लक्ष्य सामग्री को कुशलतापूर्वक खोद सकता है। यह गैस एकीकृत सर्किट उत्पादन में उच्च परिशुद्धता पैटर्न नक़्क़ाशी के लिए महत्वपूर्ण है।
- हाइड्रोजन क्लोराइड (एचसीएल)
हाइड्रोजन क्लोराइड गैस का उपयोग मुख्य रूप से नक़्क़ाशी गैस के रूप में किया जाता है, विशेष रूप से धातु सामग्री की नक़्क़ाशी में। यह धातु की फिल्मों के साथ प्रतिक्रिया करके क्लोराइड बनाता है, जिससे धातु की परतें हट जाती हैं। चिप संरचनाओं की सटीकता सुनिश्चित करने के लिए, पतली धातु फिल्मों के पैटर्निंग में इस प्रक्रिया का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
- नाइट्रोजन ट्राइफ्लोराइड (NF₃)
नाइट्रोजन ट्राइफ्लोराइड का उपयोग मुख्य रूप से प्लाज्मा नक़्क़ाशी उपकरण में जमा अवशेषों को साफ करने के लिए किया जाता है। प्लाज्मा नक़्क़ाशी प्रक्रियाओं में, एनएफ₃ आसानी से हटाने योग्य फ्लोराइड बनाने के लिए जमा सामग्री (जैसे सिलिकॉन फ्लोराइड) के साथ प्रतिक्रिया करता है। यह गैस सफाई प्रक्रिया में अत्यधिक कुशल है, नक़्क़ाशी उपकरण की सफाई बनाए रखने और विनिर्माण प्रक्रियाओं की सटीकता और दक्षता में सुधार करने में मदद करती है।
- सिलेन (SiH₄)
सिलेन रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) में आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली गैस है, खासकर सिलिकॉन पतली फिल्मों को जमा करने के लिए। सिलेन उच्च तापमान पर विघटित होकर सब्सट्रेट सतह पर सिलिकॉन फिल्म बनाता है, जो सेमीकंडक्टर निर्माण में महत्वपूर्ण है। सिलेन के प्रवाह और प्रतिक्रिया स्थितियों को समायोजित करके, जमाव दर और फिल्म की गुणवत्ता को सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है।
- बोरोन ट्राइफ्लोराइड (बीएफ₃)
बोरोन ट्राइफ्लोराइड एक महत्वपूर्ण डोपिंग गैस है, जिसका उपयोग आमतौर पर सेमीकंडक्टर निर्माण में बोरोन डोपिंग प्रक्रिया में किया जाता है। इसका उपयोग वांछित डोपिंग परत बनाने के लिए सिलिकॉन सब्सट्रेट के साथ प्रतिक्रिया करके क्रिस्टल के विद्युत गुणों को समायोजित करने के लिए किया जाता है। पी-प्रकार अर्धचालक सामग्री बनाने के लिए बोरान डोपिंग प्रक्रिया आवश्यक है, और बीएफ₃ गैस इस प्रक्रिया में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।
- सल्फर हेक्साफ्लोराइड (SF₆)
सल्फर हेक्साफ्लोराइड इसका उपयोग मुख्य रूप से अर्धचालक नक़्क़ाशी प्रक्रियाओं में किया जाता है, विशेष रूप से उच्च परिशुद्धता नक़्क़ाशी में। अपने उच्च विद्युत इन्सुलेट गुणों और रासायनिक स्थिरता के कारण, सामग्री फिल्मों को सटीक रूप से हटाने और सटीक पैटर्न सुनिश्चित करने के लिए एसएफ₆ को अन्य गैसों के साथ जोड़ा जा सकता है। इसका उपयोग आयन नक़्क़ाशी में भी व्यापक रूप से किया जाता है, जो अवांछित धातु की फिल्मों को कुशलतापूर्वक हटा देता है।
निष्कर्ष
अर्धचालकों के लिए विशेष गैसें एकीकृत सर्किट के निर्माण में एक अपूरणीय भूमिका निभाती हैं। जैसे-जैसे प्रौद्योगिकी आगे बढ़ रही है, इन गैसों की उच्च शुद्धता और प्रदर्शन की मांग बढ़ रही है, जिससे आपूर्तिकर्ताओं को गैसों की गुणवत्ता और प्रकार को लगातार अनुकूलित करने के लिए प्रेरित किया जा रहा है। भविष्य में, सेमीकंडक्टर उद्योग अगली पीढ़ी के चिप्स और तकनीकी नवाचारों के उत्पादन का समर्थन करने के लिए इन विशेष गैसों पर निर्भर रहना जारी रखेगा। इसलिए, सेमीकंडक्टर उद्योग के निरंतर विकास को चलाने के लिए सेमीकंडक्टर विशेष गैसों को समझना और लागू करना महत्वपूर्ण होगा।
