ნახევარგამტარების წარმოება ეყრდნობა გაზების მრავალფეროვნებას, რომლებიც შეიძლება დაიყოს სამ ძირითად ტიპად: ნაყარი გაზები, სპეციალიზებული აირები, და აჭრის აირები. ეს აირები უნდა იყოს უკიდურესად მაღალი სისუფთავის, რათა თავიდან აიცილოს დაბინძურება, რამაც შეიძლება გააფუჭოს დელიკატური და რთული წარმოების პროცესი.

ნაყარი აირები

აზოტი (N2):

როლი: N₂ ემსახურება მრავალ მიზნებს, მათ შორის, პროცესის კამერების გაწმენდას და ინერტული ატმოსფეროს უზრუნველყოფას ნახევარგამტარების წარმოების სხვადასხვა ეტაპზე.
დამატებითი შენიშვნები: აზოტი ხშირად გამოიყენება სილიკონის ვაფლის ტრანსპორტირებასა და შესანახად დაჟანგვის შესამცირებლად. მისი ინერტული ბუნება უზრუნველყოფს, რომ ის არ რეაგირებს სხვა მასალებთან, რაც მას იდეალურს ხდის სუფთა დამუშავების გარემოს შესანარჩუნებლად.

არგონი (Ar):
როლი: პლაზმურ პროცესებში მისი ჩართვის გარდა, არგონი არის ინსტრუმენტული იმ პროცესებში, სადაც კონტროლირებადი გაზის შემადგენლობა გადამწყვეტია.
დამატებითი შენიშვნები: იმის გამო, რომ ის არ რეაგირებს მასალების უმეტესობასთან, არგონი ასევე გამოიყენება დაფქვისთვის, რაც ხელს უწყობს ლითონის ან დიელექტრიკული ფირების დეპონირებას, სადაც ზედაპირები დაბინძურების გარეშე უნდა იყოს შენახული.

ჰელიუმი (ის):
როლი: ჰელიუმის თერმული თვისებები ფასდაუდებელს ხდის მას გაგრილებისთვის და რეაქტიული პროცესების დროს ტემპერატურის თანმიმდევრულობის შესანარჩუნებლად.
დამატებითი შენიშვნები: ის ხშირად გამოიყენება მაღალი ენერგიის ლაზერულ სისტემებში ლითოგრაფიისთვის მისი არარეაქტიული ბუნებისა და დაბინძურებისგან თავისუფალი ოპტიკური ბილიკის შენარჩუნების უნარის გამო.

წყალბადი (H2):
როლი: წყალბადი ადუღებისას გამოყენების გარდა, ასევე ხელს უწყობს ვაფლის ზედაპირის გაწმენდას და შეიძლება ჩაერთოს ქიმიურ რეაქციებში ეპიტაქსიის დროს.
დამატებითი შენიშვნები: წყალბადის გამოყენება თხელი ფენების დეპონირებაში საშუალებას იძლევა უფრო მეტი კონტროლი მოხდეს ნახევარგამტარულ მასალებში მატარებლის კონცენტრაციაზე, რაც მნიშვნელოვნად ცვლის მათ ელექტრული თვისებების.

სპეციალიზებული აირები და დოპანტები

სილანი (SiH4):
როლი: გარდა იმისა, რომ არის სილიციუმის დეპონირების წინამორბედი, სილანი შეიძლება პოლიმერიზდეს პასივირებულ ფილმად, რომელიც აუმჯობესებს ელექტრონულ მახასიათებლებს.
დამატებითი შენიშვნები: მისი რეაქტიულობა მოითხოვს ფრთხილად დამუშავებას უსაფრთხოების საკითხების გამო, განსაკუთრებით ჰაერთან ან ჟანგბადთან შერევისას.

ამიაკი (NH3):
როლი: გარდა ნიტრიდის ფირის წარმოებისა, ამიაკი მნიშვნელოვანია პასივაციის ფენების წარმოებაში, რომლებიც აძლიერებენ ნახევარგამტარული მოწყობილობების საიმედოობას.
დამატებითი შენიშვნები: ის შეიძლება იყოს ჩართული პროცესებში, რომლებიც საჭიროებენ აზოტის შეყვანას სილიკონში, რაც აუმჯობესებს ელექტრონულ თვისებებს.

ფოსფინი (PH3), არსინი (AsH3) და დიბორანი (B2H6):
როლი: ეს აირები არა მხოლოდ აუცილებელია დოპინგისთვის, არამედ ასევე მნიშვნელოვანია მოწინავე ნახევარგამტარულ მოწყობილობებში სასურველი ელექტრული თვისებების მისაღწევად.
დამატებითი შენიშვნები: მათი ტოქსიკურობა მოითხოვს მკაცრ უსაფრთხოების პროტოკოლებს და მონიტორინგის სისტემებს ფაბრიკაციის გარემოში საფრთხის შესამცირებლად.

ოხრახუში და გამწმენდი აირები

ფტორნახშირბადები (CF4, SF6):
როლი: ეს აირები გამოიყენება მშრალ ოქროვის პროცესებში, რომლებიც გვთავაზობენ მაღალ სიზუსტეს სველ აკრავის მეთოდებთან შედარებით.
დამატებითი შენიშვნები: CF4 და SF6 მნიშვნელოვანია სილიკონზე დაფუძნებული მასალების ეფექტურად ამოღების უნარის გამო, რაც შესაძლებელს ხდის თანამედროვე მიკროელექტრონიკაში კრიტიკული ნიმუშის გარჩევადობას.

ქლორი (Cl2) და წყალბადის ფტორი (HF):
როლი: ქლორი უზრუნველყოფს აგრესიულ ოქროვის შესაძლებლობებს, განსაკუთრებით ლითონებისთვის, ხოლო HF გადამწყვეტია სილიციუმის დიოქსიდის მოცილებისთვის.
დამატებითი შენიშვნები: ამ გაზების კომბინაცია საშუალებას იძლევა ეფექტური ფენის მოცილება წარმოების სხვადასხვა ეტაპებზე, რაც უზრუნველყოფს სუფთა ზედაპირებს შემდგომ დამუშავების საფეხურებზე.

აზოტის ტრიფტორიდი (NF3):
როლი: NF3 არის გადამწყვეტი გარემოს გაწმენდისთვის CVD სისტემებში, რეაგირებს დამაბინძურებლებთან ოპტიმალური მუშაობის შესანარჩუნებლად.
დამატებითი შენიშვნები: სათბურის გაზების პოტენციალის შესახებ შეშფოთების მიუხედავად, NF₃-ის ეფექტურობა დასუფთავებაში მას სასურველ არჩევანს ხდის ბევრ ქარხანაში, თუმცა მისი გამოყენება მოითხოვს ფრთხილად გარემოსდაცვით განხილვას.

ჟანგბადი (O2):
როლი: ჟანგბადის ხელშემწყობმა დაჟანგვის პროცესებმა შეიძლება შექმნას არსებითი საიზოლაციო ფენები ნახევარგამტარულ სტრუქტურებში.
დამატებითი შენიშვნები: ჟანგბადის როლი სილიციუმის დაჟანგვის გაძლიერებაში SiO2 ფენების ფორმირებისთვის გადამწყვეტია მიკროსქემის კომპონენტების იზოლაციისა და დაცვისთვის.

წარმოქმნილი აირები ნახევარგამტარების წარმოებაში

გარდა ზემოთ ჩამოთვლილი ტრადიციული გაზებისა, ნახევარგამტარების წარმოების პროცესში ყურადღებას იპყრობს სხვა აირები, მათ შორის:

ნახშირორჟანგი (CO₂): გამოიყენება ზოგიერთ დასუფთავებისა და ჭრის აპლიკაციებში, განსაკუთრებით მოწინავე მასალებში.

სილიციუმის დიოქსიდი (SiO2): თუმცა არ არის გაზი სტანდარტულ პირობებში, სილიციუმის დიოქსიდის აორთქლებული ფორმები გამოიყენება დეპონირების გარკვეულ პროცესებში.

გარემოსდაცვითი მოსაზრებები

ნახევარგამტარების ინდუსტრია სულ უფრო მეტად არის ორიენტირებული გარემოზე ზემოქმედების შემცირებაზე, რომელიც დაკავშირებულია სხვადასხვა გაზების გამოყენებასთან, განსაკუთრებით ისეთებზე, რომლებიც ძლიერი სათბურის გაზებია. ამან განაპირობა გაზის მართვის მოწინავე სისტემების შემუშავება და ალტერნატიული აირების მოძიება, რომელსაც შეუძლია მსგავსი სარგებელი მოახდინოს დაბალი გარემოსდაცვითი კვალით.

დასკვნა

ნახევარგამტარების წარმოებაში გამოყენებული აირები გადამწყვეტ როლს თამაშობენ წარმოების პროცესების სიზუსტისა და ეფექტურობის უზრუნველსაყოფად. ტექნოლოგიების განვითარებასთან ერთად, ნახევარგამტარების ინდუსტრია მუდმივად ცდილობს გაუმჯობესდეს გაზის სისუფთავე და მენეჯმენტი, ამასთან, ყურადღებას აქცევს მათ გამოყენებასთან დაკავშირებული უსაფრთხოებისა და გარემოსდაცვით საკითხებს.