सेमीकंडक्टरसाठी विशेष वायू
सेमीकंडक्टर उद्योग, आधुनिक तांत्रिक विकासाचा गाभा म्हणून, त्याच्या उत्पादन प्रक्रियेत असंख्य उच्च-परिशुद्धता आणि उच्च-शुद्धता वायूंचा समावेश आहे. सेमीकंडक्टरसाठी विशेष वायू म्हणजे सेमीकंडक्टर सामग्रीचे उत्पादन, चिप उत्पादन, पातळ-फिल्म डिपॉझिशन, एचिंग आणि इतर प्रक्रियांमध्ये महत्त्वाची भूमिका बजावणारे वायू. या वायूंनी शुद्धता, स्थिरता आणि प्रतिक्रिया प्रक्रियेवर अचूक नियंत्रणासाठी कठोर आवश्यकता पूर्ण केल्या पाहिजेत. हा लेख अर्धसंवाहकांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या अनेक सामान्य विशेष वायूंचा परिचय करून देईल आणि सेमीकंडक्टर उत्पादन प्रक्रियेत त्यांच्या भूमिकांवर चर्चा करेल.
- हायड्रोजन (H₂)
हायड्रोजन सेमीकंडक्टर उत्पादनामध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते, विशेषत: रासायनिक वाष्प संचय (CVD) आणि घट प्रतिक्रियांमध्ये. CVD मध्ये, सिलिकॉन फिल्म्स सारख्या पातळ फिल्म्स वाढवण्यासाठी हायड्रोजन सहसा इतर वायूंमध्ये मिसळले जाते. हायड्रोजन हे धातूचे संचय आणि ऑक्साईड काढण्याच्या प्रक्रियेत कमी करणारे एजंट म्हणून देखील कार्य करते. याव्यतिरिक्त, पृष्ठभागावरील दूषित घटक प्रभावीपणे काढून टाकण्यासाठी आणि चिप्सची गुणवत्ता सुधारण्यासाठी सेमीकंडक्टर वेफर्सची स्वच्छता आणि उपचार करण्यासाठी हायड्रोजनचा वापर केला जातो.
- नायट्रोजन (N₂)
नायट्रोजन, एक अक्रिय वायू, मुख्यतः अर्धसंवाहक उत्पादनात ऑक्सिजन मुक्त वातावरण प्रदान करण्यासाठी वापरला जातो. हे सामान्यतः उपकरणे साफसफाई, शीतकरण प्रक्रिया आणि प्रतिक्रिया वातावरणात सौम्य म्हणून वापरले जाते. वाफ साठणे आणि कोरीव प्रक्रियांमध्ये, प्रतिक्रिया स्थिती स्थिर करण्यासाठी आणि प्रतिक्रिया दर नियंत्रित करण्यासाठी नायट्रोजन सहसा इतर वायूंमध्ये मिसळले जाते. नायट्रोजनचा वापर ऑक्सिडेशन दाबण्यासाठी देखील केला जातो, ऑक्सिडेशनच्या नुकसानापासून संवेदनशील पदार्थांचे संरक्षण होते.
- ऑक्सिजन (O₂)
ऑक्सिजन सेमीकंडक्टर उद्योगात, विशेषत: ऑक्सिडेशन प्रक्रियेत महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते. सिलिकॉन वेफर्सच्या पृष्ठभागावर सिलिकॉन डायऑक्साइड थर तयार करताना, ऑक्सिजन आवश्यक आहे. ऑक्सिजनचा परिचय करून, सिलिकॉनच्या पृष्ठभागावर एकसमान ऑक्साईड थर तयार होतो, जो विद्युत कार्यप्रदर्शन आणि उपकरणाच्या स्थिरतेसाठी महत्त्वपूर्ण आहे. ऑक्सिजनचा वापर साफसफाई आणि खोदकाम प्रक्रियेत देखील केला जातो, इतर रासायनिक वायूंशी प्रतिक्रिया देऊन ऑक्साइड तयार करतात किंवा विशिष्ट धातूचे चित्रपट काढून टाकतात.
- कार्बन टेट्राफ्लोराइड (CF₄)
कार्बन टेट्राफ्लोराइडचा वापर खोदकाम प्रक्रियेत मोठ्या प्रमाणावर केला जातो. सेमीकंडक्टर एचिंगमध्ये, सिलिकॉन, सिलिकॉन नायट्राइड, धातू आणि इतर सामग्रीच्या पातळ फिल्म्स प्रभावीपणे काढून टाकण्यासाठी CF₄ इतर वायूंमध्ये मिसळले जाते. जेव्हा CF₄ फ्लोरिन बरोबर एकत्रित होते, तेव्हा ते फ्लोराईड्स बनवते, ज्याची तीव्र प्रतिक्रिया असते आणि ते लक्ष्यित सामग्री कार्यक्षमतेने कोरू शकतात. एकात्मिक सर्किट उत्पादनामध्ये उच्च-सुस्पष्टता पॅटर्न एचिंगसाठी हा वायू महत्त्वपूर्ण आहे.
- हायड्रोजन क्लोराईड (HCl)
हायड्रोजन क्लोराईड वायूचा वापर प्रामुख्याने नक्षीकाम वायू म्हणून केला जातो, विशेषत: धातूच्या साहित्याच्या खोदकामात. ते मेटल फिल्म्सवर प्रतिक्रिया देऊन क्लोराईड तयार करतात, ज्यामुळे धातूचे थर काढले जाऊ शकतात. ही प्रक्रिया पातळ मेटल फिल्म्सच्या पॅटर्निंगमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाते, चिप स्ट्रक्चर्सची अचूकता सुनिश्चित करते.
- नायट्रोजन ट्रायफ्लोराइड (NF₃)
नायट्रोजन ट्रायफ्लोराइडचा वापर प्रामुख्याने प्लाझ्मा एचिंग उपकरणांमधील अवशेष साफ करण्यासाठी केला जातो. प्लाझ्मा एचिंग प्रक्रियेमध्ये, NF₃ जमा केलेल्या पदार्थांवर (जसे की सिलिकॉन फ्लोराईड्स) प्रतिक्रिया देऊन सहज काढता येण्याजोगे फ्लोराइड तयार करतात. हा वायू साफसफाईच्या प्रक्रियेत अत्यंत कार्यक्षम आहे, नक्षीकाम उपकरणांची स्वच्छता राखण्यास आणि उत्पादन प्रक्रियेची अचूकता आणि कार्यक्षमता सुधारण्यास मदत करतो.
- सिलेन (SiH₄)
सिलेन हा सामान्यतः रासायनिक वाष्प संचय (CVD) मध्ये वापरला जाणारा वायू आहे, विशेषत: सिलिकॉन पातळ फिल्म्स जमा करण्यासाठी. सिलेन उच्च तापमानात विघटित होऊन सब्सट्रेटच्या पृष्ठभागावर सिलिकॉन फिल्म्स तयार करतात, जे सेमीकंडक्टर उत्पादनात महत्त्वपूर्ण आहे. सिलेनचा प्रवाह आणि प्रतिक्रिया परिस्थिती समायोजित करून, डिपॉझिशन रेट आणि फिल्म गुणवत्ता तंतोतंत नियंत्रित केली जाऊ शकते.
- बोरॉन ट्रायफ्लोराइड (BF₃)
बोरॉन ट्रायफ्लोराइड हा एक महत्त्वाचा डोपिंग वायू आहे, जो सामान्यत: सेमीकंडक्टर उत्पादनात बोरॉन डोपिंग प्रक्रियेत वापरला जातो. सिलिकॉन सब्सट्रेटवर प्रतिक्रिया देऊन क्रिस्टलचे विद्युत गुणधर्म समायोजित करण्यासाठी इच्छित डोपिंग स्तर तयार करण्यासाठी याचा वापर केला जातो. बोरॉन डोपिंग प्रक्रिया P-प्रकार सेमीकंडक्टर सामग्री तयार करण्यासाठी आवश्यक आहे आणि BF₃ वायू या प्रक्रियेत महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते.
- सल्फर हेक्साफ्लोराइड (SF₆)
सल्फर हेक्साफ्लोराइड मुख्यतः सेमीकंडक्टर एचिंग प्रक्रियेत, विशेषत: उच्च-परिशुद्धता नक्षीकामात वापरले जाते. उच्च विद्युत रोधक गुणधर्म आणि रासायनिक स्थिरतेमुळे, मटेरियल फिल्म्स अचूकपणे काढून टाकण्यासाठी आणि अचूक पॅटर्न सुनिश्चित करण्यासाठी SF₆ ला इतर वायूंसोबत जोडले जाऊ शकते. हे आयन एचिंगमध्ये देखील मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते, अवांछित मेटल फिल्म्स कार्यक्षमतेने काढून टाकते.
निष्कर्ष
सेमीकंडक्टरसाठी विशेष वायू एकात्मिक सर्किट्सच्या निर्मितीमध्ये अपूरणीय भूमिका बजावतात. तंत्रज्ञान जसजसे पुढे जात आहे, तसतसे या वायूंच्या उच्च शुद्धतेची आणि कार्यक्षमतेची मागणी वाढते, ज्यामुळे पुरवठादार वायूंची गुणवत्ता आणि प्रकार सतत अनुकूल करण्यास प्रवृत्त करतात. भविष्यात, सेमीकंडक्टर उद्योग पुढील पिढीच्या चिप्स आणि तांत्रिक नवकल्पनांच्या निर्मितीला समर्थन देण्यासाठी या विशेष वायूंवर अवलंबून राहतील. त्यामुळे, सेमीकंडक्टर उद्योगाच्या निरंतर विकासासाठी सेमीकंडक्टर स्पेशॅलिटी वायू समजून घेणे आणि त्यांचा वापर करणे महत्त्वाचे ठरेल.
