Puslaidininkių pramonė, kaip šiuolaikinės technologinės plėtros pagrindas, savo gamybos procese naudoja daugybę didelio tikslumo ir didelio grynumo dujų. Specialios puslaidininkių dujos – tai dujos, kurios atlieka pagrindinį vaidmenį puslaidininkių medžiagų gamyboje, lustų gamyboje, plonasluoksnio nusodinimo, ėsdinimo ir kituose procesuose. Šios dujos turi atitikti griežtus grynumo, stabilumo ir tikslios reakcijos procesų kontrolės reikalavimus. Šiame straipsnyje bus pristatytos kelios įprastos specialios dujos, naudojamos puslaidininkiuose, ir aptariamas jų vaidmuo puslaidininkių gamybos procese.

1. Vandenilis (H₂)

Vandenilis yra plačiai naudojamas puslaidininkių gamyboje, ypač cheminio nusodinimo garais (CVD) ir redukcijos reakcijose. Sergant CVD, vandenilis dažnai maišomas su kitomis dujomis, kad susidarytų plonos plėvelės, pavyzdžiui, silicio plėvelės. Vandenilis taip pat veikia kaip reduktorius metalo nusodinimo ir oksidų šalinimo procesuose. Be to, vandenilis naudojamas valant ir apdorojant puslaidininkines plokšteles, siekiant efektyviai pašalinti paviršiaus teršalus ir pagerinti lustų kokybę.

2. Azotas (N₂)

Azotas, inertinės dujos, daugiausia naudojamos puslaidininkių gamyboje sukurti aplinką be deguonies. Jis dažniausiai naudojamas įrangos valymo, aušinimo procesuose ir kaip skiediklis reakcijos atmosferoje. Garų nusodinimo ir ėsdinimo procesuose azotas dažnai maišomas su kitomis dujomis, kad stabilizuotų reakcijos sąlygas ir kontroliuotų reakcijos greitį. Azotas taip pat naudojamas oksidacijai slopinti, apsaugodamas jautrias medžiagas nuo oksidacijos pažeidimų.

3. Deguonis (O₂)

Deguonis vaidina lemiamą vaidmenį puslaidininkių pramonėje, ypač oksidacijos procesuose. Susidarant silicio dioksido sluoksniui ant silicio plokštelių paviršiaus deguonis yra būtinas. Įvedant deguonį, ant silicio paviršiaus susidaro vienodas oksido sluoksnis, kuris yra gyvybiškai svarbus elektros našumui ir įrenginio stabilumui. Deguonis taip pat naudojamas valymo ir ėsdinimo procesuose, reaguojant su kitomis cheminėmis dujomis, susidaro oksidai arba pašalinamos tam tikros metalinės plėvelės.

4. Anglies tetrafluoridas (CF4)

Anglies tetrafluoridas plačiai naudojamas ėsdinimo procesuose. Puslaidininkių ėsdinimo metu CF4 sumaišomas su kitomis dujomis, kad būtų veiksmingai pašalintos plonos silicio, silicio nitrido, metalo ir kitų medžiagų plėvelės. Kai CF4 susijungia su fluoru, susidaro fluoridai, kurie pasižymi stipriu reaktyvumu ir gali efektyviai ėsdinti tikslinę medžiagą. Šios dujos yra labai svarbios didelio tikslumo modelio išgraviravimui integrinių grandynų gamyboje.

5. Vandenilio chloridas (HCl)

Vandenilio chlorido dujos pirmiausia naudojamos kaip ėsdinimo dujos, ypač ėsdinant metalines medžiagas. Jis reaguoja su metalinėmis plėvelėmis, sudarydamas chloridus, leidžiančius pašalinti metalo sluoksnius. Šis procesas plačiai naudojamas plonų metalinių plėvelių modeliavimui, užtikrinantis drožlių konstrukcijų tikslumą.

6. Azoto trifluoridas (NF₃)

Azoto trifluoridas daugiausia naudojamas nusodinimo likučiams valyti plazminio ėsdinimo įrangoje. Plazmos ėsdinimo procesuose NF₃ reaguoja su nusėdusiomis medžiagomis (pvz., silicio fluoridais), sudarydamas lengvai pašalinamus fluoridus. Šios dujos yra labai efektyvios valymo procese, padedančios palaikyti ėsdinimo įrangos švarą ir pagerinti gamybos procesų tikslumą bei efektyvumą.

7. Silanas (SiH₄)

Silanas yra dažniausiai naudojamos dujos cheminiam garų nusodinimui (CVD), ypač plonoms silicio plėvelėms nusodinti. Silanas skyla esant aukštai temperatūrai ir susidaro silicio plėvelės ant pagrindo paviršiaus, o tai labai svarbu puslaidininkių gamyboje. Reguliuojant silano srautą ir reakcijos sąlygas, galima tiksliai kontroliuoti nusodinimo greitį ir plėvelės kokybę.

8. Boro trifluoridas (BF3)

Boro trifluoridas yra svarbios dopingo dujos, paprastai naudojamos boro dopingo procese puslaidininkių gamyboje. Jis naudojamas elektrinėms kristalo savybėms reguliuoti reaguojant su silicio substratu, kad susidarytų norimas legiravimo sluoksnis. Boro dopingo procesas yra būtinas kuriant P tipo puslaidininkines medžiagas, o BF3 dujos šiame procese atlieka svarbų vaidmenį.

9. Sieros heksafluoridas (SF₆)

Sieros heksafluoridas daugiausia naudojamas puslaidininkių ėsdinimo procesuose, ypač didelio tikslumo ėsdinimo metu. Dėl aukštų elektrinių izoliacinių savybių ir cheminio stabilumo SF₆ gali būti derinamas su kitomis dujomis, kad būtų galima tiksliai pašalinti medžiagos plėveles ir užtikrinti tikslius raštus. Jis taip pat plačiai naudojamas jonų ėsdinant, efektyviai pašalinant nepageidaujamas metalines plėveles.

Išvada

Specialios puslaidininkių dujos atlieka nepakeičiamą vaidmenį integrinių grandynų gamyboje. Tobulėjant technologijoms, didėja šių dujų grynumo ir našumo poreikis, todėl tiekėjai nuolat optimizuoja dujų kokybę ir rūšis. Ateityje puslaidininkių pramonė ir toliau naudosis šiomis specialiomis dujomis, kad palaikytų naujos kartos lustų ir technologinių naujovių gamybą. Todėl norint nuolat plėtoti puslaidininkių pramonę, labai svarbu suprasti ir taikyti puslaidininkių specialiąsias dujas.