Մասնագիտացված գազեր կիսահաղորդիչների համար
Կիսահաղորդչային արդյունաբերությունը, որպես ժամանակակից տեխնոլոգիական զարգացման առանցք, իր արտադրության գործընթացում ներառում է բազմաթիվ բարձր ճշգրտության և բարձր մաքրության գազեր: Կիսահաղորդիչների համար մասնագիտացված գազերը վերաբերում են գազերին, որոնք առանցքային դեր են խաղում կիսահաղորդչային նյութերի արտադրության, չիպերի արտադրության, բարակ թաղանթի նստեցման, փորագրման և այլ գործընթացներում: Այս գազերը պետք է համապատասխանեն մաքրության, կայունության և ռեակցիայի գործընթացների ճշգրիտ վերահսկման խիստ պահանջներին: Այս հոդվածում կներկայացվեն կիսահաղորդիչներում օգտագործվող մի քանի սովորական հատուկ գազեր և կքննարկվեն դրանց դերը կիսահաղորդիչների արտադրության գործընթացում:
- Ջրածին (H2)
Ջրածին լայնորեն օգտագործվում է կիսահաղորդիչների արտադրության մեջ, հատկապես քիմիական գոլորշիների նստեցման (CVD) և նվազեցման ռեակցիաներում։ CVD-ում ջրածինը հաճախ խառնվում է այլ գազերի հետ՝ բարակ թաղանթներ աճեցնելու համար, ինչպիսիք են սիլիկոնային թաղանթները: Ջրածինը նաև գործում է որպես վերականգնող նյութ մետաղի նստվածքի և օքսիդի հեռացման գործընթացներում: Բացի այդ, ջրածինը օգտագործվում է կիսահաղորդչային վաֆլի մաքրման և մշակման համար՝ մակերեսային աղտոտիչները արդյունավետորեն հեռացնելու և չիպերի որակը բարելավելու համար:
- Ազոտ (N2)
Ազոտ, իներտ գազ, հիմնականում օգտագործվում է կիսահաղորդիչների արտադրության մեջ թթվածնազուրկ միջավայր ապահովելու համար։ Այն սովորաբար օգտագործվում է սարքավորումների մաքրման, հովացման գործընթացներում և որպես ռեակցիոն մթնոլորտներում լուծիչ: Գոլորշի նստեցման և փորագրման գործընթացներում ազոտը հաճախ խառնվում է այլ գազերի հետ՝ կայունացնելու ռեակցիայի պայմանները և վերահսկելու ռեակցիայի արագությունը: Ազոտը նաև օգտագործվում է օքսիդացումը ճնշելու համար՝ պաշտպանելով զգայուն նյութերը օքսիդացման վնասից:
- Թթվածին (O2)
Թթվածին վճռորոշ դեր է խաղում կիսահաղորդչային արդյունաբերության մեջ, հատկապես օքսիդացման գործընթացներում: Սիլիցիումի վաֆլի մակերեսի վրա սիլիցիումի երկօքսիդի շերտի ձևավորման դեպքում թթվածինը կարևոր է: Թթվածին ներմուծելով՝ սիլիցիումի մակերեսի վրա ձևավորվում է միատեսակ օքսիդ շերտ, որը կենսական նշանակություն ունի էլեկտրական աշխատանքի և սարքի կայունության համար: Թթվածինը օգտագործվում է նաև մաքրման և փորագրման գործընթացներում՝ արձագանքելով այլ քիմիական գազերի հետ՝ առաջացնելով օքսիդներ կամ հեռացնելով որոշակի մետաղական թաղանթներ։
- Ածխածնի տետրաֆտորիդ (CF4)
Ածխածնի տետրաֆտորիդը լայնորեն կիրառվում է փորագրման գործընթացներում։ Կիսահաղորդչային փորագրման ժամանակ CF4-ը խառնվում է այլ գազերի հետ՝ արդյունավետորեն հեռացնելու սիլիցիումի, սիլիցիումի նիտրիդի, մետաղի և այլ նյութերի բարակ թաղանթները: Երբ CF4-ը միանում է ֆտորին, այն ձևավորում է ֆտորիդներ, որոնք ունեն ուժեղ ռեակտիվություն և կարող են արդյունավետորեն փորագրել թիրախային նյութը: Այս գազը շատ կարևոր է ինտեգրալ սխեմաների արտադրության մեջ բարձր ճշգրտությամբ նախշերի փորագրման համար:
- Ջրածնի քլորիդ (HCl)
Ջրածնի քլորիդ գազը հիմնականում օգտագործվում է որպես փորագրող գազ, մասնավորապես մետաղական նյութերի փորագրման մեջ: Այն փոխազդում է մետաղական թաղանթների հետ՝ առաջացնելով քլորիդներ, ինչը թույլ է տալիս հեռացնել մետաղական շերտերը: Այս գործընթացը լայնորեն կիրառվում է բարակ մետաղական թաղանթների ձևավորման մեջ՝ ապահովելով չիպային կառուցվածքների ճշգրտությունը։
- Ազոտի տրիֆտորիդ (NF3)
Ազոտի տրիֆտորիդը հիմնականում օգտագործվում է պլազմայի փորագրման սարքավորումներում նստվածքային մնացորդները մաքրելու համար: Պլազմայի փորագրման գործընթացներում NF3-ը փոխազդում է նստած նյութերի հետ (օրինակ՝ սիլիցիումի ֆտորիդները)՝ ձևավորելով հեշտությամբ շարժվող ֆտորիդներ: Այս գազը բարձր արդյունավետություն ունի մաքրման գործընթացում՝ օգնելով պահպանել փորագրման սարքավորումների մաքրությունը և բարելավել արտադրական գործընթացների ճշգրտությունն ու արդյունավետությունը:
- Սիլան (SiH4)
Սիլանը սովորաբար օգտագործվող գազ է քիմիական գոլորշիների նստվածքում (CVD), մասնավորապես սիլիցիումի բարակ թաղանթների նստեցման համար: Սիլանը քայքայվում է բարձր ջերմաստիճաններում՝ հիմքի մակերեսի վրա սիլիցիումային թաղանթներ առաջացնելու համար, ինչը կարևոր է կիսահաղորդիչների արտադրության մեջ: Սիլանի հոսքը և ռեակցիայի պայմանները կարգավորելով, նստվածքի արագությունը և թաղանթի որակը կարելի է ճշգրիտ վերահսկել:
- Բորի տրիֆտորիդ (BF3)
Բորի տրիֆտորիդը կարևոր դոպինգ գազ է, որը սովորաբար օգտագործվում է կիսահաղորդիչների արտադրության մեջ բորի դոպինգի գործընթացում: Այն օգտագործվում է բյուրեղի էլեկտրական հատկությունները կարգավորելու համար՝ փոխազդելով սիլիկոնային սուբստրատի հետ՝ ձևավորելով ցանկալի դոպինգ շերտը: Բորի դոպինգի գործընթացը կարևոր է P-տիպի կիսահաղորդչային նյութեր ստեղծելու համար, և BF3 գազը կարևոր դեր է խաղում այս գործընթացում:
- ծծմբի հեքսաֆտորիդ (SF6)
Ծծմբի հեքսաֆտորիդ հիմնականում օգտագործվում է կիսահաղորդչային փորագրման գործընթացներում, հատկապես բարձր ճշգրտության փորագրման ժամանակ։ Շնորհիվ իր բարձր էլեկտրական մեկուսիչ հատկությունների և քիմիական կայունության՝ SF₆-ը կարող է համակցվել այլ գազերի հետ՝ ճշգրիտ հեռացնելու նյութի թաղանթները և ապահովելու ճշգրիտ նախշերը: Այն նաև լայնորեն օգտագործվում է իոնային փորագրման մեջ՝ արդյունավետ կերպով հեռացնելով անցանկալի մետաղական թաղանթները:
Եզրակացություն
Կիսահաղորդիչների համար նախատեսված հատուկ գազերը անփոխարինելի դեր են խաղում ինտեգրալային սխեմաների արտադրության մեջ: Քանի որ տեխնոլոգիան շարունակում է զարգանալ, այդ գազերի ավելի բարձր մաքրության և արդյունավետության պահանջարկը մեծանում է, ինչը մատակարարներին մղում է անընդհատ օպտիմալացնել գազերի որակն ու տեսակները: Ապագայում կիսահաղորդչային արդյունաբերությունը կշարունակի ապավինել այս հատուկ գազերին՝ աջակցելու հաջորդ սերնդի չիպերի և տեխնոլոգիական նորարարությունների արտադրությանը: Հետևաբար, կիսահաղորդչային հատուկ գազերի ըմբռնումն ու կիրառումը կարևոր նշանակություն կունենա կիսահաղորդչային արդյունաբերության շարունակական զարգացման համար:
