അർദ്ധചാലകങ്ങൾക്കുള്ള പ്രത്യേക വാതകങ്ങൾ
ആധുനിക സാങ്കേതിക വികസനത്തിൻ്റെ കാതൽ എന്ന നിലയിൽ അർദ്ധചാലക വ്യവസായം, അതിൻ്റെ നിർമ്മാണ പ്രക്രിയയിൽ നിരവധി ഉയർന്ന കൃത്യതയുള്ളതും ഉയർന്ന ശുദ്ധിയുള്ളതുമായ വാതകങ്ങൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു. അർദ്ധചാലക വസ്തുക്കളുടെ ഉത്പാദനം, ചിപ്പ് നിർമ്മാണം, നേർത്ത-ഫിലിം നിക്ഷേപം, എച്ചിംഗ്, മറ്റ് പ്രക്രിയകൾ എന്നിവയിൽ പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുന്ന വാതകങ്ങളെ അർദ്ധചാലകങ്ങൾക്കുള്ള പ്രത്യേക വാതകങ്ങൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ഈ വാതകങ്ങൾ പരിശുദ്ധി, സ്ഥിരത, പ്രതികരണ പ്രക്രിയകളിൽ കൃത്യമായ നിയന്ത്രണം എന്നിവയ്ക്കായി കർശനമായ ആവശ്യകതകൾ പാലിക്കണം. ഈ ലേഖനം അർദ്ധചാലകങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന നിരവധി സാധാരണ സ്പെഷ്യാലിറ്റി വാതകങ്ങളെ പരിചയപ്പെടുത്തുകയും അർദ്ധചാലക നിർമ്മാണ പ്രക്രിയയിൽ അവയുടെ പങ്ക് ചർച്ച ചെയ്യുകയും ചെയ്യും.
- ഹൈഡ്രജൻ (H₂)
ഹൈഡ്രജൻ അർദ്ധചാലക നിർമ്മാണത്തിൽ, പ്രത്യേകിച്ച് കെമിക്കൽ നീരാവി നിക്ഷേപത്തിലും (CVD) റിഡക്ഷൻ പ്രതികരണങ്ങളിലും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. സിവിഡിയിൽ, സിലിക്കൺ ഫിലിമുകൾ പോലുള്ള നേർത്ത ഫിലിമുകൾ വളരുന്നതിന് ഹൈഡ്രജൻ പലപ്പോഴും മറ്റ് വാതകങ്ങളുമായി കലർത്തുന്നു. ലോഹ നിക്ഷേപത്തിലും ഓക്സൈഡ് നീക്കം ചെയ്യലിലും ഹൈഡ്രജൻ കുറയ്ക്കുന്ന ഏജൻ്റായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. കൂടാതെ, ഉപരിതല മലിനീകരണം ഫലപ്രദമായി നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനും ചിപ്പുകളുടെ ഗുണനിലവാരം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും അർദ്ധചാലക വേഫറുകൾ വൃത്തിയാക്കുന്നതിനും ചികിത്സിക്കുന്നതിനും ഹൈഡ്രജൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
- നൈട്രജൻ (N₂)
നൈട്രജൻ, ഒരു നിഷ്ക്രിയ വാതകം, അർദ്ധചാലക നിർമ്മാണത്തിൽ ഓക്സിജൻ രഹിത അന്തരീക്ഷം നൽകാനാണ് പ്രധാനമായും ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ഉപകരണങ്ങൾ വൃത്തിയാക്കൽ, തണുപ്പിക്കൽ പ്രക്രിയകൾ, പ്രതികരണ അന്തരീക്ഷത്തിൽ നേർപ്പിക്കൽ എന്നിവയിൽ ഇത് സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. നീരാവി നിക്ഷേപത്തിലും കൊത്തുപണി പ്രക്രിയകളിലും, പ്രതികരണ സാഹചര്യങ്ങൾ സ്ഥിരപ്പെടുത്തുന്നതിനും പ്രതികരണ നിരക്ക് നിയന്ത്രിക്കുന്നതിനും നൈട്രജൻ പലപ്പോഴും മറ്റ് വാതകങ്ങളുമായി കലർത്തുന്നു. നൈട്രജൻ ഓക്സിഡേഷൻ അടിച്ചമർത്താൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഓക്സിഡേഷൻ നാശത്തിൽ നിന്ന് സെൻസിറ്റീവ് വസ്തുക്കളെ സംരക്ഷിക്കുന്നു.
- ഓക്സിജൻ (O₂)
ഓക്സിജൻ അർദ്ധചാലക വ്യവസായത്തിൽ, പ്രത്യേകിച്ച് ഓക്സിഡേഷൻ പ്രക്രിയകളിൽ നിർണായക പങ്ക് വഹിക്കുന്നു. സിലിക്കൺ വേഫറുകളുടെ ഉപരിതലത്തിൽ ഒരു സിലിക്കൺ ഡയോക്സൈഡ് പാളിയുടെ രൂപീകരണത്തിൽ, ഓക്സിജൻ അത്യാവശ്യമാണ്. ഓക്സിജൻ അവതരിപ്പിക്കുന്നതിലൂടെ, സിലിക്കൺ പ്രതലത്തിൽ ഒരു ഏകീകൃത ഓക്സൈഡ് പാളി രൂപം കൊള്ളുന്നു, ഇത് വൈദ്യുത പ്രകടനത്തിനും ഉപകരണ സ്ഥിരതയ്ക്കും അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്. ഓക്സൈഡുകൾ രൂപീകരിക്കുന്നതിനോ ചില മെറ്റൽ ഫിലിമുകൾ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനോ മറ്റ് രാസ വാതകങ്ങളുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിച്ച് വൃത്തിയാക്കുന്നതിനും കൊത്തുപണി ചെയ്യുന്നതിനും ഓക്സിജൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
- കാർബൺ ടെട്രാഫ്ലൂറൈഡ് (CF₄)
കാർബൺ ടെട്രാഫ്ലൂറൈഡ് എച്ചിംഗ് പ്രക്രിയകളിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. സെമികണ്ടക്ടർ എച്ചിംഗിൽ, സിലിക്കൺ, സിലിക്കൺ നൈട്രൈഡ്, ലോഹം, മറ്റ് വസ്തുക്കൾ എന്നിവയുടെ നേർത്ത ഫിലിമുകൾ ഫലപ്രദമായി നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനായി CF₄ മറ്റ് വാതകങ്ങളുമായി കലർത്തുന്നു. CF₄ ഫ്ലൂറിനുമായി സംയോജിപ്പിക്കുമ്പോൾ, അത് ഫ്ലൂറൈഡുകൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു, അവയ്ക്ക് ശക്തമായ പ്രതിപ്രവർത്തനം ഉണ്ട്, കൂടാതെ ടാർഗെറ്റ് മെറ്റീരിയൽ കാര്യക്ഷമമായി കൊത്തിവയ്ക്കാൻ കഴിയും. ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ട് ഉൽപ്പാദനത്തിൽ ഉയർന്ന കൃത്യതയുള്ള പാറ്റേൺ എച്ചിംഗിന് ഈ വാതകം നിർണായകമാണ്.
- ഹൈഡ്രജൻ ക്ലോറൈഡ് (HCl)
ഹൈഡ്രജൻ ക്ലോറൈഡ് വാതകം പ്രാഥമികമായി ഒരു എച്ചിംഗ് വാതകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു, പ്രത്യേകിച്ച് ലോഹ വസ്തുക്കളുടെ കൊത്തുപണിയിൽ. ഇത് മെറ്റൽ ഫിലിമുകളുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിച്ച് ക്ലോറൈഡുകൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു, ഇത് ലോഹ പാളികൾ നീക്കം ചെയ്യാൻ അനുവദിക്കുന്നു. നേർത്ത മെറ്റൽ ഫിലിമുകളുടെ പാറ്റേണിംഗിൽ ഈ പ്രക്രിയ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു, ചിപ്പ് ഘടനകളുടെ കൃത്യത ഉറപ്പാക്കുന്നു.
- നൈട്രജൻ ട്രൈഫ്ലൂറൈഡ് (NF₃)
നൈട്രജൻ ട്രൈഫ്ലൂറൈഡ് പ്രധാനമായും ഉപയോഗിക്കുന്നത് പ്ലാസ്മ എച്ചിംഗ് ഉപകരണങ്ങളിലെ അവശിഷ്ടങ്ങൾ ശുദ്ധീകരിക്കാനാണ്. പ്ലാസ്മ എച്ചിംഗ് പ്രക്രിയകളിൽ, എളുപ്പത്തിൽ നീക്കം ചെയ്യാവുന്ന ഫ്ലൂറൈഡുകൾ രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിന് നിക്ഷേപിച്ച വസ്തുക്കളുമായി (സിലിക്കൺ ഫ്ലൂറൈഡുകൾ പോലുള്ളവ) NF₃ പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നു. ഈ വാതകം വൃത്തിയാക്കൽ പ്രക്രിയയിൽ വളരെ കാര്യക്ഷമമാണ്, ഇത് എച്ചിംഗ് ഉപകരണങ്ങളുടെ ശുചിത്വം നിലനിർത്താനും നിർമ്മാണ പ്രക്രിയകളുടെ കൃത്യതയും കാര്യക്ഷമതയും മെച്ചപ്പെടുത്താനും സഹായിക്കുന്നു.
- സിലാൻ (SiH₄)
കെമിക്കൽ നീരാവി നിക്ഷേപത്തിൽ (സിവിഡി) സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന വാതകമാണ് സിലേൻ, പ്രത്യേകിച്ച് സിലിക്കൺ നേർത്ത ഫിലിമുകൾ നിക്ഷേപിക്കാൻ. അർദ്ധചാലക നിർമ്മാണത്തിൽ നിർണായകമായ അടിവസ്ത്ര പ്രതലത്തിൽ സിലിക്കൺ ഫിലിമുകൾ രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഉയർന്ന താപനിലയിൽ സിലേൻ വിഘടിക്കുന്നു. സിലേനിൻ്റെയും പ്രതികരണ സാഹചര്യങ്ങളുടെയും ഒഴുക്ക് ക്രമീകരിക്കുന്നതിലൂടെ, ഡിപ്പോസിഷൻ നിരക്കും ഫിലിം ഗുണനിലവാരവും കൃത്യമായി നിയന്ത്രിക്കാനാകും.
- ബോറോൺ ട്രൈഫ്ലൂറൈഡ് (BF₃)
ബോറോൺ ട്രൈഫ്ലൂറൈഡ് ഒരു പ്രധാന ഡോപ്പിംഗ് വാതകമാണ്, സാധാരണയായി അർദ്ധചാലക നിർമ്മാണത്തിൽ ബോറോൺ ഡോപ്പിംഗ് പ്രക്രിയയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ആവശ്യമുള്ള ഡോപ്പിംഗ് ലെയർ രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിന് സിലിക്കൺ സബ്സ്ട്രേറ്റുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിച്ച് ക്രിസ്റ്റലിൻ്റെ വൈദ്യുത ഗുണങ്ങൾ ക്രമീകരിക്കാൻ ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നു. പി-ടൈപ്പ് അർദ്ധചാലക വസ്തുക്കൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിന് ബോറോൺ ഡോപ്പിംഗ് പ്രക്രിയ അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്, ഈ പ്രക്രിയയിൽ BF₃ വാതകം നിർണായക പങ്ക് വഹിക്കുന്നു.
- സൾഫർ ഹെക്സാഫ്ലൂറൈഡ് (SF₆)
സൾഫർ ഹെക്സാഫ്ലൂറൈഡ് പ്രധാനമായും അർദ്ധചാലക എച്ചിംഗ് പ്രക്രിയകളിൽ, പ്രത്യേകിച്ച് ഉയർന്ന കൃത്യതയുള്ള എച്ചിംഗിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഉയർന്ന വൈദ്യുത ഇൻസുലേറ്റിംഗ് ഗുണങ്ങളും രാസ സ്ഥിരതയും കാരണം, മെറ്റീരിയൽ ഫിലിമുകൾ കൃത്യമായി നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനും കൃത്യമായ പാറ്റേണുകൾ ഉറപ്പാക്കുന്നതിനും SF₆ മറ്റ് വാതകങ്ങളുമായി സംയോജിപ്പിക്കാൻ കഴിയും. അയോൺ എച്ചിംഗിലും ഇത് വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു, അനാവശ്യ മെറ്റൽ ഫിലിമുകൾ കാര്യക്ഷമമായി നീക്കംചെയ്യുന്നു.
ഉപസംഹാരം
അർദ്ധചാലകങ്ങൾക്കുള്ള പ്രത്യേക വാതകങ്ങൾ ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ടുകളുടെ നിർമ്മാണത്തിൽ മാറ്റാനാകാത്ത പങ്ക് വഹിക്കുന്നു. സാങ്കേതികവിദ്യ പുരോഗമിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, ഈ വാതകങ്ങളുടെ ഉയർന്ന പരിശുദ്ധിയ്ക്കും പ്രകടനത്തിനുമുള്ള ആവശ്യം വർദ്ധിക്കുന്നു, ഇത് വാതകങ്ങളുടെ ഗുണനിലവാരവും തരങ്ങളും നിരന്തരം ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യാൻ വിതരണക്കാരെ പ്രേരിപ്പിക്കുന്നു. ഭാവിയിൽ, അർദ്ധചാലക വ്യവസായം അടുത്ത തലമുറ ചിപ്പുകളുടെയും സാങ്കേതിക കണ്ടുപിടുത്തങ്ങളുടെയും ഉത്പാദനത്തെ പിന്തുണയ്ക്കുന്നതിനായി ഈ പ്രത്യേക വാതകങ്ങളെ ആശ്രയിക്കുന്നത് തുടരും. അതിനാൽ, അർദ്ധചാലക വ്യവസായത്തിൻ്റെ തുടർച്ചയായ വികസനത്തിന് അർദ്ധചാലക സ്പെഷ്യാലിറ്റി വാതകങ്ങൾ മനസ്സിലാക്കുന്നതും പ്രയോഗിക്കുന്നതും വളരെ പ്രധാനമാണ്.
