सेमीकंडक्टर निर्माण विभिन्न प्रकार की गैसों पर निर्भर करता है, जिन्हें तीन मुख्य प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: थोक गैसें, विशेष गैसें, और नक़्क़ाशी गैसें। संदूषण को रोकने के लिए ये गैसें अत्यधिक उच्च शुद्धता की होनी चाहिए, जो नाजुक और जटिल निर्माण प्रक्रिया को बर्बाद कर सकती हैं।

थोक गैसें

नाइट्रोजन (N₂):

भूमिका: N₂ कई उद्देश्यों को पूरा करता है, जिसमें प्रक्रिया कक्षों को शुद्ध करना और सेमीकंडक्टर निर्माण के विभिन्न चरणों के दौरान एक निष्क्रिय वातावरण प्रदान करना शामिल है।
अतिरिक्त टिप्पणियाँ: ऑक्सीकरण को कम करने के लिए नाइट्रोजन को अक्सर सिलिकॉन वेफर्स के परिवहन और भंडारण में नियोजित किया जाता है। इसकी निष्क्रिय प्रकृति यह सुनिश्चित करती है कि यह अन्य सामग्रियों के साथ प्रतिक्रिया न करे, जो इसे स्वच्छ प्रसंस्करण वातावरण बनाए रखने के लिए आदर्श बनाती है।

आर्गन (Ar):
भूमिका: प्लाज्मा प्रक्रियाओं में अपनी भागीदारी के अलावा, आर्गन उन प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है जहां नियंत्रित गैस संरचनाएं महत्वपूर्ण होती हैं।
अतिरिक्त टिप्पणियाँ: क्योंकि यह अधिकांश सामग्रियों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, आर्गन का उपयोग स्पटरिंग के लिए भी किया जाता है, जो धातु या ढांकता हुआ फिल्मों को जमा करने में मदद करता है जहां सतहों को संदूषण के बिना बनाए रखा जाना चाहिए।

हीलियम (वह):
भूमिका: हीलियम के तापीय गुण इसे प्रतिक्रियाशील प्रक्रियाओं के दौरान ठंडा करने और तापमान स्थिरता बनाए रखने के लिए अमूल्य बनाते हैं।
अतिरिक्त टिप्पणियाँ: इसकी गैर-प्रतिक्रियाशील प्रकृति और ऑप्टिकल पथ को संदूषण से मुक्त बनाए रखने की क्षमता के कारण इसका उपयोग अक्सर लिथोग्राफी के लिए उच्च-ऊर्जा लेजर सिस्टम में किया जाता है।

हाइड्रोजन (H₂):
भूमिका: एनीलिंग में इसके अनुप्रयोग के अलावा, हाइड्रोजन वेफर्स की सतह को साफ करने में भी सहायता करता है और एपिटेक्सी के दौरान रासायनिक प्रतिक्रियाओं में शामिल हो सकता है।
अतिरिक्त टिप्पणियाँ: पतली फिल्मों के जमाव में हाइड्रोजन का उपयोग अर्धचालक सामग्रियों में वाहक एकाग्रता पर अधिक नियंत्रण की अनुमति देता है, जिससे उनके विद्युत गुणों में महत्वपूर्ण रूप से संशोधन होता है।

विशेष गैसें और डोपेंट

सिलेन (SiH₄):
भूमिका: सिलिकॉन जमाव के लिए अग्रदूत होने के अलावा, सिलेन को एक निष्क्रिय फिल्म में पॉलिमराइज़ किया जा सकता है जो इलेक्ट्रॉनिक विशेषताओं में सुधार करता है।
अतिरिक्त टिप्पणियाँ: सुरक्षा चिंताओं के कारण इसकी प्रतिक्रियाशीलता को सावधानीपूर्वक संभालने की आवश्यकता होती है, खासकर जब हवा या ऑक्सीजन के साथ मिलाया जाता है।

अमोनिया (NH₃):
भूमिका: नाइट्राइड फिल्मों के निर्माण के अलावा, अमोनिया निष्क्रियता परतों के निर्माण में महत्वपूर्ण है जो अर्धचालक उपकरणों की विश्वसनीयता को बढ़ाती है।
अतिरिक्त टिप्पणियाँ: यह उन प्रक्रियाओं में शामिल हो सकता है जिनके लिए इलेक्ट्रॉनिक गुणों में सुधार के लिए सिलिकॉन में नाइट्रोजन को शामिल करने की आवश्यकता होती है।

फॉस्फीन (PH₃), आर्सीन (AsH₃), और डिबोरेन (B₂H₆):
भूमिका: ये गैसें न केवल डोपिंग के लिए आवश्यक हैं बल्कि उन्नत अर्धचालक उपकरणों में वांछित विद्युत गुणों को प्राप्त करने के लिए भी महत्वपूर्ण हैं।
अतिरिक्त टिप्पणियाँ: उनकी विषाक्तता के कारण खतरों को कम करने के लिए निर्माण वातावरण में सख्त सुरक्षा प्रोटोकॉल और निगरानी प्रणाली की आवश्यकता होती है।

नक़्क़ाशी और सफाई गैसें

फ्लोरोकार्बन (CF₄, SF₆):
भूमिका: इन गैसों का उपयोग सूखी नक़्क़ाशी प्रक्रियाओं में किया जाता है, जो गीली नक़्क़ाशी विधियों की तुलना में उच्च परिशुद्धता प्रदान करती हैं।
अतिरिक्त टिप्पणियाँ: CF₄ और SF₆ सिलिकॉन-आधारित सामग्रियों को कुशलता से खोदने की उनकी क्षमता के कारण महत्वपूर्ण हैं, जो आधुनिक माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स में महत्वपूर्ण फाइन पैटर्न रिज़ॉल्यूशन की अनुमति देते हैं।

क्लोरीन (Cl₂) और हाइड्रोजन फ्लोराइड (HF):
भूमिका: क्लोरीन आक्रामक नक़्क़ाशी क्षमता प्रदान करता है, विशेष रूप से धातुओं के लिए, जबकि एचएफ सिलिकॉन डाइऑक्साइड हटाने के लिए महत्वपूर्ण है।
अतिरिक्त टिप्पणियाँ: इन गैसों का संयोजन विभिन्न निर्माण चरणों के दौरान प्रभावी परत को हटाने की अनुमति देता है, जिससे बाद के प्रसंस्करण चरणों के लिए साफ सतह सुनिश्चित होती है।

नाइट्रोजन ट्राइफ्लोराइड (NF₃):
भूमिका: एनएफ₃ सीवीडी प्रणालियों में पर्यावरणीय सफाई के लिए महत्वपूर्ण है, जो इष्टतम प्रदर्शन बनाए रखने के लिए दूषित पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया करता है।
अतिरिक्त टिप्पणियाँ: इसकी ग्रीनहाउस गैस क्षमता के बारे में चिंताओं के बावजूद, सफाई में एनएफ₃ की दक्षता इसे कई कारखानों में पसंदीदा विकल्प बनाती है, हालांकि इसके उपयोग के लिए सावधानीपूर्वक पर्यावरणीय विचार की आवश्यकता होती है।

ऑक्सीजन (O₂):
भूमिका: ऑक्सीजन द्वारा सुगम ऑक्सीकरण प्रक्रियाएं अर्धचालक संरचनाओं में आवश्यक इन्सुलेट परतें बना सकती हैं।
अतिरिक्त नोट्स: SiO₂ परतें बनाने के लिए सिलिकॉन के ऑक्सीकरण को बढ़ाने में ऑक्सीजन की भूमिका सर्किट घटकों के अलगाव और सुरक्षा के लिए महत्वपूर्ण है।

सेमीकंडक्टर विनिर्माण में उभरती गैसें

ऊपर सूचीबद्ध पारंपरिक गैसों के अलावा, अन्य गैसें सेमीकंडक्टर निर्माण प्रक्रिया में ध्यान आकर्षित कर रही हैं, जिनमें शामिल हैं:

कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂): कुछ सफाई और नक़्क़ाशी अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से उन्नत सामग्री वाले अनुप्रयोगों में।

सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO₂): हालांकि मानक परिस्थितियों में यह गैस नहीं है, कुछ जमाव प्रक्रियाओं में सिलिकॉन डाइऑक्साइड के वाष्पीकृत रूपों का उपयोग किया जाता है।

पर्यावरण संबंधी विचार

सेमीकंडक्टर उद्योग तेजी से विभिन्न गैसों, विशेष रूप से शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैसों के उपयोग से जुड़े पर्यावरणीय प्रभाव को कम करने पर ध्यान केंद्रित कर रहा है। इससे उन्नत गैस प्रबंधन प्रणालियों के विकास और वैकल्पिक गैसों की खोज को बढ़ावा मिला है जो कम पर्यावरणीय पदचिह्न के साथ समान लाभ प्रदान कर सकते हैं।

निष्कर्ष

सेमीकंडक्टर निर्माण में उपयोग की जाने वाली गैसें निर्माण प्रक्रियाओं की सटीकता और दक्षता सुनिश्चित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। जैसे-जैसे प्रौद्योगिकी आगे बढ़ती है, सेमीकंडक्टर उद्योग लगातार गैस की शुद्धता और प्रबंधन में सुधार के लिए प्रयास करता है, साथ ही उनके उपयोग से जुड़ी सुरक्षा और पर्यावरणीय चिंताओं को भी संबोधित करता है।