A félvezetőipar, mint a modern technológiai fejlődés magja, számos nagy pontosságú és nagy tisztaságú gázt von be gyártási folyamatába. A félvezetők speciális gázai olyan gázokra vonatkoznak, amelyek kulcsszerepet játszanak a félvezető anyagok gyártásában, a chipgyártásban, a vékonyréteg-leválasztásban, a maratásban és egyéb folyamatokban. Ezeknek a gázoknak szigorú tisztasági, stabilitási és a reakciófolyamatok pontos szabályozási követelményeinek kell megfelelniük. Ez a cikk bemutat néhány általánosan használt speciális gázt a félvezetőkben, és megvitatja a félvezetőgyártási folyamatban betöltött szerepüket.

1. Hidrogén (H₂)

Hidrogén széles körben használják a félvezetőgyártásban, különösen a kémiai gőzleválasztásban (CVD) és a redukciós reakciókban. A CVD-ben a hidrogént gyakran keverik más gázokkal, hogy vékony filmeket, például szilíciumfilmeket hozzon létre. A hidrogén redukálószerként is működik a fémleválasztási és oxideltávolítási folyamatokban. Ezenkívül hidrogént használnak a félvezető lapkák tisztítására és kezelésére a felületi szennyeződések hatékony eltávolítására és a chipek minőségének javítására.

2. Nitrogén (N2)

Nitrogén, inert gáz, főként oxigénmentes környezet biztosítására használják a félvezetőgyártásban. Általában a berendezések tisztítására, hűtésére és hígítószerként használják reakciókörülményekben. A gőzleválasztási és maratási eljárások során a nitrogént gyakran keverik más gázokkal a reakciókörülmények stabilizálása és a reakciósebesség szabályozása érdekében. A nitrogént az oxidáció visszaszorítására is használják, megvédve az érzékeny anyagokat az oxidációs károsodástól.

3. Oxigén (O2)

Oxigén döntő szerepet játszik a félvezetőiparban, különösen az oxidációs folyamatokban. A szilícium ostyák felületén a szilícium-dioxid réteg kialakulásában az oxigén elengedhetetlen. Az oxigén bejuttatásával a szilícium felületén egyenletes oxidréteg képződik, ami létfontosságú az elektromos teljesítmény és a készülék stabilitása szempontjából. Az oxigént tisztítási és maratási folyamatokban is használják, más kémiai gázokkal reagálva oxidokat képezve vagy bizonyos fémfilmeket eltávolítva.

4. Szén-tetrafluorid (CF4)

A szén-tetrafluoridot széles körben használják maratási eljárásokban. A félvezető maratásakor a CF4-et más gázokkal keverik, hogy hatékonyan távolítsák el a vékony szilícium-, szilícium-nitrid-, fém- és egyéb anyagok filmrétegeit. Amikor a CF4 fluorral egyesül, fluoridokat képez, amelyek erős reakciókészséggel rendelkeznek, és hatékonyan marják a célanyagot. Ez a gáz kulcsfontosságú a nagy pontosságú mintamaratáshoz az integrált áramkörök gyártásában.

5. Hidrogén-klorid (HCl)

A hidrogén-klorid gázt elsősorban maratógázként használják, különösen fémanyagok maratásakor. Fémfilmekkel reagál, kloridokat képezve, lehetővé téve a fémrétegek eltávolítását. Ezt az eljárást széles körben alkalmazzák vékony fémfóliák mintázásakor, biztosítva a forgácsszerkezetek pontosságát.

6. Nitrogén-trifluorid (NF₃)

A nitrogén-trifluoridot főként a lerakódási maradékok tisztítására használják a plazmamarató berendezésekben. A plazmamaratási eljárások során az NF3 reakcióba lép a lerakódott anyagokkal (például szilícium-fluoridokkal), és könnyen eltávolítható fluoridokat képez. Ez a gáz rendkívül hatékony a tisztítási folyamatban, segít megőrizni a maratóberendezések tisztaságát, és javítja a gyártási folyamatok pontosságát és hatékonyságát.

7. Szilán (SiH₄)

A szilán a kémiai gőzfázisú leválasztásban (CVD) általánosan használt gáz, különösen szilícium vékonyrétegek leválasztására. A szilán magas hőmérsékleten lebomlik, és szilíciumfilmeket képez a hordozó felületén, ami kulcsfontosságú a félvezetőgyártásban. A szilán áramlásának és a reakciókörülmények beállításával a lerakódási sebesség és a film minősége pontosan szabályozható.

8. Bór-trifluorid (BF3)

A bór-trifluorid fontos adalékgáz, amelyet jellemzően a bór adalékolási folyamatában használnak a félvezetőgyártásban. A kristály elektromos tulajdonságainak beállítására szolgál úgy, hogy a szilícium szubsztrátummal reagál a kívánt adalékréteg kialakítására. A bór adalékolási eljárás nélkülözhetetlen a P típusú félvezető anyagok létrehozásához, és ebben a folyamatban a BF3 gáz kritikus szerepet játszik.

9. Kén-hexafluorid (SF₆)

Kén-hexafluorid főként félvezető maratási folyamatokban, különösen nagy pontosságú maratáshoz használják. Magas elektromos szigetelő tulajdonságainak és kémiai stabilitásának köszönhetően az SF₆ más gázokkal kombinálható az anyagfilmek pontos eltávolítása és a pontos minták biztosítása érdekében. Széles körben használják ionmaratáshoz is, hatékonyan eltávolítva a nem kívánt fémfilmeket.

Következtetés

A félvezetők speciális gázai pótolhatatlan szerepet játszanak az integrált áramkörök gyártásában. Ahogy a technológia folyamatosan fejlődik, növekszik az igény e gázok nagyobb tisztasága és teljesítménye iránt, ami arra készteti a szállítókat, hogy folyamatosan optimalizálják a gázok minőségét és típusait. A félvezetőipar a jövőben is ezekre a speciális gázokra fog támaszkodni, hogy támogassa a következő generációs chipek gyártását és a technológiai innovációkat. Ezért a félvezető speciális gázok megértése és alkalmazása kritikus fontosságú lesz a félvezetőipar folyamatos fejlődésének előmozdításában.