Pusvadītāju rūpniecība kā mūsdienu tehnoloģiju attīstības kodols savā ražošanas procesā izmanto daudzas augstas precizitātes un augstas tīrības gāzes. Speciālās gāzes pusvadītājiem attiecas uz gāzēm, kurām ir galvenā loma pusvadītāju materiālu ražošanā, mikroshēmu ražošanā, plānslāņa uzklāšanā, kodināšanā un citos procesos. Šīm gāzēm jāatbilst stingrām prasībām attiecībā uz tīrību, stabilitāti un precīzu reakcijas procesu kontroli. Šis raksts iepazīstinās ar vairākām izplatītākajām speciālajām gāzēm, ko izmanto pusvadītājos, un apspriedīs to lomu pusvadītāju ražošanas procesā.

1. Ūdeņradis (H₂)

Ūdeņradis tiek plaši izmantots pusvadītāju ražošanā, īpaši ķīmiskās tvaiku pārklāšanas (CVD) un reducēšanas reakcijās. CVD gadījumā ūdeņradi bieži sajauc ar citām gāzēm, lai izveidotu plānas plēves, piemēram, silīcija plēves. Ūdeņradis darbojas arī kā reducētājs metālu nogulsnēšanas un oksīdu atdalīšanas procesos. Turklāt ūdeņradis tiek izmantots pusvadītāju plāksnīšu tīrīšanā un apstrādē, lai efektīvi noņemtu virsmas piesārņotājus un uzlabotu mikroshēmu kvalitāti.

2. Slāpeklis (N₂)

Slāpeklis, inertu gāzi, galvenokārt izmanto, lai pusvadītāju ražošanā nodrošinātu vidi bez skābekļa. To parasti izmanto iekārtu tīrīšanai, dzesēšanas procesos un kā atšķaidītāju reakcijas atmosfērā. Tvaika pārklāšanas un kodināšanas procesos slāpekli bieži sajauc ar citām gāzēm, lai stabilizētu reakcijas apstākļus un kontrolētu reakcijas ātrumu. Slāpekli izmanto arī, lai nomāktu oksidēšanos, aizsargājot jutīgos materiālus no oksidācijas bojājumiem.

3. Skābeklis (O₂)

Skābeklis ir izšķiroša loma pusvadītāju rūpniecībā, īpaši oksidācijas procesos. Veidojot silīcija dioksīda slāni uz silīcija vafeļu virsmas, skābeklis ir būtisks. Ievadot skābekli, uz silīcija virsmas veidojas vienmērīgs oksīda slānis, kas ir ļoti svarīgs elektriskajai veiktspējai un ierīces stabilitātei. Skābekli izmanto arī tīrīšanas un kodināšanas procesos, reaģējot ar citām ķīmiskām gāzēm, veidojot oksīdus vai noņemot noteiktas metāla plēves.

4. Oglekļa tetrafluorīds (CF4)

Oglekļa tetrafluorīdu plaši izmanto kodināšanas procesos. Pusvadītāju kodināšanā CF₄ tiek sajaukts ar citām gāzēm, lai efektīvi noņemtu plānas silīcija, silīcija nitrīda, metāla un citu materiālu kārtiņas. Kad CF₄ apvienojas ar fluoru, tas veido fluorīdus, kuriem ir spēcīga reaktivitāte un kas var efektīvi kodināt mērķa materiālu. Šī gāze ir ļoti svarīga augstas precizitātes raksta kodināšanai integrālo shēmu ražošanā.

5. Ūdeņraža hlorīds (HCl)

Ūdeņraža hlorīda gāzi galvenokārt izmanto kā kodināšanas gāzi, īpaši metāla materiālu kodināšanā. Tas reaģē ar metāla plēvēm, veidojot hlorīdus, ļaujot noņemt metāla slāņus. Šis process tiek plaši izmantots plānu metāla plēvju modelēšanā, nodrošinot skaidu konstrukciju precizitāti.

6. Slāpekļa trifluorīds (NF₃)

Slāpekļa trifluorīdu galvenokārt izmanto, lai attīrītu nogulsnēšanās atliekas plazmas kodināšanas iekārtās. Plazmas kodināšanas procesos NF₃ reaģē ar nogulsnētiem materiāliem (piemēram, silīcija fluorīdiem), veidojot viegli noņemamus fluorīdus. Šī gāze ir ļoti efektīva tīrīšanas procesā, palīdzot uzturēt kodināšanas iekārtu tīrību un uzlabot ražošanas procesu precizitāti un efektivitāti.

7. Silāns (SiH₄)

Silāns ir plaši izmantota gāze ķīmiskajā tvaiku pārklāšanā (CVD), īpaši silīcija plānu kārtiņu uzklāšanai. Silāns sadalās augstā temperatūrā, veidojot silīcija plēves uz pamatnes virsmas, kas ir ļoti svarīgi pusvadītāju ražošanā. Pielāgojot silāna plūsmu un reakcijas apstākļus, var precīzi kontrolēt nogulsnēšanās ātrumu un plēves kvalitāti.

8. Bora trifluorīds (BF₃)

Bora trifluorīds ir svarīga dopinga gāze, ko parasti izmanto bora dopinga procesā pusvadītāju ražošanā. To izmanto, lai pielāgotu kristāla elektriskās īpašības, reaģējot ar silīcija substrātu, veidojot vēlamo dopinga slāni. Bora dopinga process ir būtisks, lai izveidotu P tipa pusvadītāju materiālus, un BF₃ gāzei šajā procesā ir izšķiroša nozīme.

9. Sēra heksafluorīds (SF₆)

Sēra heksafluorīds galvenokārt izmanto pusvadītāju kodināšanas procesos, īpaši augstas precizitātes kodināšanā. Pateicoties augstajām elektriskās izolācijas īpašībām un ķīmiskajai stabilitātei, SF₆ var kombinēt ar citām gāzēm, lai precīzi noņemtu materiāla plēves un nodrošinātu precīzus modeļus. To plaši izmanto arī jonu kodināšanā, efektīvi noņemot nevēlamās metāla plēves.

Secinājums

Speciālajām gāzēm pusvadītājiem ir neaizstājama loma integrālo shēmu ražošanā. Tehnoloģijai turpinot attīstīties, pieprasījums pēc augstākas tīrības un veiktspējas šīm gāzēm pieaug, mudinot piegādātājus pastāvīgi optimizēt gāzu kvalitāti un veidus. Nākotnē pusvadītāju rūpniecība turpinās paļauties uz šīm īpašajām gāzēm, lai atbalstītu nākamās paaudzes mikroshēmu un tehnoloģisko jauninājumu ražošanu. Tāpēc pusvadītāju speciālo gāzu izpratne un pielietošana būs ļoti svarīga, lai virzītu nepārtrauktu pusvadītāju nozares attīstību.