A indústria de semicondutores, como núcleo do desenvolvimento tecnológico moderno, envolve numerosos gases de alta precisão e alta pureza em seu processo de fabricação. Gases especiais para semicondutores referem-se a gases que desempenham um papel fundamental na produção de materiais semicondutores, fabricação de chips, deposição de filmes finos, gravação e outros processos. Esses gases devem atender a requisitos rigorosos de pureza, estabilidade e controle preciso dos processos de reação. Este artigo apresentará vários gases especiais comuns usados ​​em semicondutores e discutirá suas funções no processo de fabricação de semicondutores.

1. Hidrogênio (H₂)

Hidrogênio é amplamente utilizado na fabricação de semicondutores, especialmente em deposição química de vapor (CVD) e reações de redução. Na DCV, o hidrogênio é frequentemente misturado com outros gases para formar filmes finos, como filmes de silício. O hidrogênio também atua como agente redutor nos processos de deposição de metais e remoção de óxidos. Além disso, o hidrogênio é usado na limpeza e tratamento de wafers semicondutores para remover eficazmente os contaminantes da superfície e melhorar a qualidade dos chips.

2. Nitrogênio (N₂)

Azoto, um gás inerte, é usado principalmente para fornecer um ambiente livre de oxigênio na fabricação de semicondutores. É comumente usado em limpeza de equipamentos, processos de resfriamento e como diluente em atmosferas de reação. Nos processos de deposição de vapor e corrosão, o nitrogênio é frequentemente misturado com outros gases para estabilizar as condições de reação e controlar a taxa de reação. O nitrogênio também é usado para suprimir a oxidação, protegendo materiais sensíveis contra danos causados ​​pela oxidação.

3. Oxigênio (O₂)

Oxigênio desempenha um papel crucial na indústria de semicondutores, especialmente em processos de oxidação. Na formação de uma camada de dióxido de silício na superfície das pastilhas de silício, o oxigênio é essencial. Ao introduzir oxigênio, forma-se uma camada uniforme de óxido na superfície do silício, o que é vital para o desempenho elétrico e a estabilidade do dispositivo. O oxigênio também é usado em processos de limpeza e ataque químico, reagindo com outros gases químicos para formar óxidos ou remover certas películas metálicas.

4. Tetrafluoreto de carbono (CF₄)

O tetrafluoreto de carbono é amplamente utilizado em processos de gravação. Na gravação de semicondutores, o CF₄ é misturado com outros gases para remover com eficácia películas finas de silício, nitreto de silício, metal e outros materiais. Quando o CF₄ se combina com o flúor, forma fluoretos, que têm forte reatividade e podem gravar com eficiência o material alvo. Este gás é crucial para a gravação de padrões de alta precisão na produção de circuitos integrados.

5. Cloreto de Hidrogênio (HCl)

O gás cloreto de hidrogênio é usado principalmente como gás de gravação, particularmente na gravação de materiais metálicos. Ele reage com filmes metálicos para formar cloretos, permitindo a remoção das camadas metálicas. Este processo é amplamente utilizado na padronização de filmes metálicos finos, garantindo a precisão das estruturas dos cavacos.

6. Trifluoreto de nitrogênio (NF₃)

O trifluoreto de nitrogênio é usado principalmente para limpar resíduos de deposição em equipamentos de gravação a plasma. Nos processos de gravação a plasma, o NF₃ reage com materiais depositados (como fluoretos de silício) para formar fluoretos facilmente removíveis. Este gás é altamente eficiente no processo de limpeza, ajudando a manter a limpeza dos equipamentos de gravação e melhorando a precisão e eficiência dos processos de fabricação.

7. Silano (SiH₄)

O silano é um gás comumente usado na deposição química de vapor (CVD), particularmente para depositar filmes finos de silício. O silano se decompõe em altas temperaturas para formar filmes de silício na superfície do substrato, o que é crucial na fabricação de semicondutores. Ao ajustar o fluxo de silano e as condições de reação, a taxa de deposição e a qualidade do filme podem ser controladas com precisão.

8. Trifluoreto de Boro (BF₃)

O trifluoreto de boro é um importante gás de dopagem, normalmente usado no processo de dopagem de boro na fabricação de semicondutores. É usado para ajustar as propriedades elétricas do cristal reagindo com o substrato de silício para formar a camada de dopagem desejada. O processo de dopagem com boro é essencial para a criação de materiais semicondutores do tipo P, e o gás BF₃ desempenha um papel crítico neste processo.

9. Hexafluoreto de Enxofre (SF₆)

Hexafluoreto de enxofre é usado principalmente em processos de gravação de semicondutores, especialmente em gravação de alta precisão. Devido às suas altas propriedades de isolamento elétrico e estabilidade química, o SF₆ pode ser combinado com outros gases para remover com precisão películas de material e garantir padrões precisos. Também é amplamente utilizado na gravação iônica, removendo com eficiência filmes metálicos indesejados.

Conclusão

Os gases especiais para semicondutores desempenham um papel insubstituível na fabricação de circuitos integrados. À medida que a tecnologia continua a avançar, a procura por maior pureza e desempenho destes gases aumenta, levando os fornecedores a optimizarem constantemente a qualidade e os tipos de gases. No futuro, a indústria de semicondutores continuará a contar com estes gases especiais para apoiar a produção de chips de próxima geração e inovações tecnológicas. Portanto, compreender e aplicar gases especiais de semicondutores será fundamental para impulsionar o desenvolvimento contínuo da indústria de semicondutores.