Puslaidininkių gamyba remiasi daugybe dujų, kurias galima suskirstyti į tris pagrindinius tipus: birių dujų, specialios dujos, ir ėsdinimo dujos. Šios dujos turi būti itin grynos, kad būtų išvengta užteršimo, kuris gali sugadinti subtilų ir sudėtingą gamybos procesą.

Tūrinės dujos

Azotas (N₂):

Vaidmuo: N₂ naudojamas įvairiems tikslams, įskaitant proceso kamerų valymą ir inertinės atmosferos užtikrinimą įvairiuose puslaidininkių gamybos etapuose.
Papildomos pastabos: azotas dažnai naudojamas transportuojant ir sandėliuojant silicio plokšteles, siekiant sumažinti oksidaciją. Jo inertiškumas užtikrina, kad jis nereaguotų su kitomis medžiagomis, todėl idealiai tinka palaikyti švarią apdorojimo aplinką.

Argonas (Ar):
Vaidmuo: Be dalyvavimo plazmos procesuose, argonas yra svarbus procesuose, kuriuose kontroliuojamos dujų sudėtys yra labai svarbios.
Papildomos pastabos: Kadangi jis nereaguoja su dauguma medžiagų, argonas taip pat naudojamas purškimui, kuris padeda nusodinti metalines arba dielektrines plėveles, kuriose paviršiai turi būti neužteršti.

Helis (He):
Vaidmuo: dėl šiluminių helio savybių jis yra neįkainojamas aušinant ir palaikant pastovią temperatūrą reaktyvių procesų metu.
Papildomos pastabos: Jis dažnai naudojamas didelės energijos lazerinėse sistemose litografijai dėl savo nereaktyvumo ir gebėjimo išlaikyti optinį kelią neužterštą.

Vandenilis (H₂):
Vaidmuo: Vandenilis ne tik naudojamas atkaitinimui, bet ir padeda valyti plokštelių paviršių ir gali dalyvauti cheminėse reakcijose epitaksijos metu.
Papildomos pastabos: naudojant vandenilį nusodinant plonas plėveles, galima geriau kontroliuoti nešiklio koncentraciją puslaidininkinėse medžiagose, todėl labai pakeičiamos jų elektrinės savybės.

Specialios dujos ir priedai

Silanas (SiH₄):
Vaidmuo: Silanas yra ne tik silicio nusodinimo pirmtakas, bet ir gali būti polimerizuotas į pasyvinančią plėvelę, kuri pagerina elektronines charakteristikas.
Papildomos pastabos: Dėl jo reaktyvumo reikia atsargiai elgtis dėl saugos problemų, ypač sumaišius su oru arba deguonimi.

Amoniakas (NH₃):
Vaidmuo: Be nitrido plėvelių gamybos, amoniakas yra svarbus gaminant pasyvavimo sluoksnius, kurie padidina puslaidininkinių įtaisų patikimumą.
Papildomos pastabos: Jis gali būti įtrauktas į procesus, kuriuose į silicį reikia įtraukti azoto, pagerinant elektronines savybes.

Fosfinas (PH3), arsinas (AsH3) ir diboranas (B2H6):
Vaidmuo: šios dujos yra ne tik būtinos dopingui, bet ir labai svarbios norint pasiekti norimas elektrines savybes pažangiuose puslaidininkiniuose įrenginiuose.
Papildomos pastabos: jų toksiškumas reikalauja griežtų saugos protokolų ir stebėjimo sistemų gamybos aplinkoje, kad būtų sumažintas pavojus.

ėsdinimo ir valymo dujos

Fluoro angliavandeniliai (CF4, SF₆):
Vaidmuo: Šios dujos naudojamos sauso ėsdinimo procesuose, kurie pasižymi dideliu tikslumu, palyginti su šlapiojo ėsdinimo metodais.
Papildomos pastabos: CF4 ir SF₆ yra reikšmingi dėl jų gebėjimo efektyviai ėsdinti silicio pagrindu pagamintas medžiagas, todėl šiuolaikinėje mikroelektronikoje galima gauti tikslią rašto skiriamąją gebą.

Chloras (Cl₂) ir vandenilio fluoridas (HF):
Vaidmuo: Chloras suteikia agresyvias ėsdinimo galimybes, ypač metalams, o HF yra labai svarbus silicio dioksido pašalinimui.
Papildomos pastabos: Šių dujų derinys leidžia efektyviai pašalinti sluoksnius įvairiuose gamybos etapuose, užtikrinant švarius paviršius tolesniems apdorojimo etapams.

Azoto trifluoridas (NF₃):
Vaidmuo: NF₃ yra labai svarbus aplinkos valymui CVD sistemose, reaguojant su teršalais, kad būtų išlaikytas optimalus veikimas.
Papildomos pastabos: Nepaisant susirūpinimo dėl šiltnamio efektą sukeliančių dujų potencialo, NF₃ efektyvumas valant jį yra tinkamiausias pasirinkimas daugelyje gamyklų, nors jį naudojant reikia atidžiai atsižvelgti į aplinkosaugą.

Deguonis (O2):
Vaidmuo: Oksidacijos procesai, kuriuos palengvina deguonis, gali sukurti esminius izoliacinius sluoksnius puslaidininkių konstrukcijose.
Papildomos pastabos: deguonies vaidmuo stiprinant silicio oksidaciją, kad susidarytų SiO₂ sluoksniai, yra labai svarbus grandinės komponentų izoliacijai ir apsaugai.

Atsirandančios dujos puslaidininkių gamyboje

Be pirmiau išvardytų tradicinių dujų, puslaidininkių gamybos procese dėmesio sulaukia ir kitos dujos, įskaitant:

Anglies dioksidas (CO₂): Naudojamas kai kuriose valymo ir ėsdinimo srityse, ypač naudojant pažangias medžiagas.

Silicio dioksidas (SiO₂): Nors standartinėmis sąlygomis tai nėra dujos, tam tikruose nusodinimo procesuose naudojamos išgarintos silicio dioksido formos.

Aplinkosaugos svarstymai

Puslaidininkių pramonė vis labiau siekia sumažinti poveikį aplinkai, susijusią su įvairių dujų, ypač tų, kurios yra stiprios šiltnamio efektą sukeliančios dujos, naudojimu. Tai paskatino sukurti pažangias dujų valdymo sistemas ir ieškoti alternatyvių dujų, kurios gali duoti panašią naudą ir mažesnį poveikį aplinkai.

Išvada

Puslaidininkių gamyboje naudojamos dujos atlieka svarbų vaidmenį užtikrinant gamybos procesų tikslumą ir efektyvumą. Tobulėjant technologijoms, puslaidininkių pramonė nuolat siekia gerinti dujų grynumą ir valdymą, taip pat sprendžia su jų naudojimu susijusias saugos ir aplinkosaugos problemas.