Pembuatan semikonduktor bergantung kepada pelbagai jenis gas, yang boleh dikategorikan kepada tiga jenis utama: Gas pukal, gas khusus, dan gas etsa. Gas -gas ini mestilah kesucian yang sangat tinggi untuk mencegah pencemaran, yang boleh merosakkan proses fabrikasi yang halus dan kompleks.

Gas pukal

Nitrogen (n₂):

Peranan: N₂ melayani pelbagai tujuan, termasuk ruang proses pembersihan dan menyediakan suasana lengai semasa pelbagai peringkat pembuatan semikonduktor.
Nota tambahan: Nitrogen sering digunakan dalam pengangkutan dan penyimpanan wafer silikon untuk meminimumkan pengoksidaan. Sifat inertnya memastikan bahawa ia tidak bertindak balas dengan bahan -bahan lain, menjadikannya sesuai untuk mengekalkan persekitaran pemprosesan yang bersih.

Argon (AR):
Peranan: Sebagai tambahan kepada penglibatannya dalam proses plasma, Argon memainkan peranan penting dalam proses di mana komposisi gas terkawal adalah penting.
Nota tambahan: Kerana ia tidak bertindak balas dengan kebanyakan bahan, Argon juga digunakan untuk sputtering, yang membantu dalam mendepositkan filem logam atau dielektrik di mana permukaan mesti dikekalkan tanpa pencemaran.

Helium (dia):
Peranan: Ciri -ciri haba Helium menjadikannya tidak ternilai untuk penyejukan dan mengekalkan konsistensi suhu semasa proses reaktif.
Nota tambahan: Ia sering digunakan dalam sistem laser tenaga tinggi untuk litografi kerana sifatnya yang tidak reaktif dan keupayaan untuk mengekalkan laluan optik yang bebas daripada pencemaran.

Hidrogen (H₂):
Peranan: Di luar permohonannya dalam penyepuhlindapan, hidrogen juga membantu membersihkan permukaan wafer dan boleh terlibat dalam tindak balas kimia semasa epitaxy.
Nota tambahan: Penggunaan hidrogen dalam pemendapan filem nipis membolehkan kawalan yang lebih besar ke atas kepekatan pembawa dalam bahan semikonduktor, mengubah sifat elektrik mereka dengan ketara.

Gas dan dopan khusus

Silane (sih₄):
Peranan: Selain menjadi pendahulu untuk pemendapan silikon, silane boleh dipolimerisasi menjadi filem passivating yang meningkatkan ciri -ciri elektronik.
Nota tambahan: Kereaktifannya memerlukan pengendalian yang teliti kerana kebimbangan keselamatan, terutamanya apabila dicampur dengan udara atau oksigen.

Ammonia (NH₃):
Peranan: Selain menghasilkan filem nitrida, ammonia adalah penting dalam menghasilkan lapisan passivasi yang meningkatkan kebolehpercayaan peranti semikonduktor.
Nota tambahan: Ia boleh terlibat dalam proses yang memerlukan penggabungan nitrogen ke dalam silikon, meningkatkan sifat elektronik.

Phosphine (ph₃), arsine (ash₃), dan diborane (b₂h₆):
Peranan: Gas ini bukan sahaja penting untuk doping tetapi juga penting untuk mencapai sifat elektrik yang dikehendaki dalam peranti semikonduktor canggih.
Nota Tambahan: Ketoksikan mereka memerlukan protokol keselamatan yang ketat dan memantau sistem dalam persekitaran fabrikasi untuk mengurangkan bahaya.

Gas etsa dan pembersihan

Fluorocarbons (CF₄, SF₆):
Peranan: Gas ini digunakan dalam proses etsa kering, yang menawarkan ketepatan yang tinggi berbanding dengan kaedah etsa basah.
Nota tambahan: CF₄ dan SF₆ adalah penting kerana keupayaan mereka untuk etch bahan berasaskan silikon dengan cekap, yang membolehkan resolusi corak halus kritikal dalam mikroelektronik moden.

Klorin (CL₂) dan hidrogen fluorida (HF):
Peranan: Klorin menyediakan keupayaan etsa yang agresif, terutamanya untuk logam, manakala HF adalah penting untuk penyingkiran silikon dioksida.
Nota tambahan: Gabungan gas ini membolehkan penyingkiran lapisan yang berkesan semasa pelbagai peringkat fabrikasi, memastikan permukaan bersih untuk langkah -langkah pemprosesan berikutnya.

Nitrogen trifluoride (NF₃):
Peranan: NF₃ adalah penting untuk pembersihan alam sekitar dalam sistem CVD, bertindak balas dengan bahan pencemar untuk mengekalkan prestasi yang optimum.
Nota tambahan: Walaupun kebimbangan mengenai potensi gas rumah hijau, kecekapan NF₃ dalam pembersihan menjadikannya pilihan pilihan di banyak kilang, walaupun penggunaannya memerlukan pertimbangan alam sekitar yang teliti.

Oksigen (o₂):
Peranan: Proses pengoksidaan yang difasilitasi oleh oksigen dapat menghasilkan lapisan penebat penting dalam struktur semikonduktor.
Nota tambahan: Peranan oksigen dalam meningkatkan pengoksidaan silikon untuk membentuk lapisan SiO₂ adalah kritikal untuk pengasingan dan perlindungan komponen litar.

Gas yang muncul dalam pembuatan semikonduktor

Sebagai tambahan kepada gas tradisional yang disenaraikan di atas, gas lain mendapat perhatian dalam proses pembuatan semikonduktor, termasuk:

Karbon dioksida (CO₂): Digunakan dalam beberapa aplikasi pembersihan dan etsa, terutamanya yang melibatkan bahan canggih.

Silikon dioksida (SIO₂): Walaupun bukan gas di bawah keadaan standard, bentuk silikon dioksida yang dikuap digunakan dalam proses pemendapan tertentu.

Pertimbangan Alam Sekitar

Industri semikonduktor semakin tertumpu pada mengurangkan kesan alam sekitar yang berkaitan dengan penggunaan pelbagai gas, terutama yang merupakan gas rumah hijau yang kuat. Ini telah membawa kepada pembangunan sistem pengurusan gas maju dan penerokaan gas alternatif yang dapat memberikan manfaat yang sama dengan jejak alam sekitar yang lebih rendah.

Kesimpulan

Gas yang digunakan dalam pembuatan semikonduktor memainkan peranan penting dalam memastikan ketepatan dan kecekapan proses fabrikasi. Sebagai kemajuan teknologi, industri semikonduktor terus berusaha untuk penambahbaikan dalam kesucian dan pengurusan gas, sementara juga menangani kebimbangan keselamatan dan alam sekitar yang berkaitan dengan penggunaannya.