Полупроводниковая промышленность, являющаяся основой современного технологического развития, использует в своем производственном процессе множество газов высокой точности и высокой чистоты. К специальным газам для полупроводников относятся газы, которые играют ключевую роль в производстве полупроводниковых материалов, производстве чипов, осаждении тонких пленок, травлении и других процессах. Эти газы должны отвечать строгим требованиям по чистоте, стабильности и точному контролю за реакционными процессами. В этой статье будут представлены несколько распространенных специальных газов, используемых в полупроводниках, и обсуждена их роль в процессе производства полупроводников.

1. Водород (H₂)

Водород широко используется в производстве полупроводников, особенно при химическом осаждении из паровой фазы (CVD) и реакциях восстановления. В CVD водород часто смешивают с другими газами для выращивания тонких пленок, таких как пленки кремния. Водород также действует как восстановитель в процессах осаждения металлов и удаления оксидов. Кроме того, водород используется при очистке и обработке полупроводниковых пластин для эффективного удаления поверхностных загрязнений и улучшения качества чипов.

2. Азот (N₂)

Азот, инертный газ, в основном используется для создания бескислородной среды в производстве полупроводников. Его обычно используют при очистке оборудования, процессах охлаждения и в качестве разбавителя в реакционной атмосфере. В процессах осаждения из паровой фазы и травления азот часто смешивают с другими газами для стабилизации условий реакции и контроля скорости реакции. Азот также используется для подавления окисления, защищая чувствительные материалы от окислительного повреждения.

3. Кислород (O₂)

Кислород играет решающую роль в полупроводниковой промышленности, особенно в процессах окисления. При формировании слоя диоксида кремния на поверхности кремниевых пластин необходим кислород. За счет введения кислорода на поверхности кремния образуется равномерный оксидный слой, что жизненно важно для электрических характеристик и стабильности устройства. Кислород также используется в процессах очистки и травления, реагируя с другими химическими газами с образованием оксидов или удалением определенных металлических пленок.

4. Тетрафторид углерода (CF₄)

Тетрафторид углерода широко используется в процессах травления. При травлении полупроводников CF₄ смешивается с другими газами для эффективного удаления тонких пленок кремния, нитрида кремния, металла и других материалов. Когда CF₄ соединяется с фтором, он образует фториды, которые обладают высокой реакционной способностью и могут эффективно травить целевой материал. Этот газ имеет решающее значение для высокоточного травления рисунков при производстве интегральных схем.

5. Хлороводород (HCl)

Газообразный хлористый водород в основном используется в качестве травильного газа, особенно при травлении металлических материалов. Он реагирует с металлическими пленками с образованием хлоридов, что позволяет удалить металлические слои. Этот процесс широко используется при нанесении рисунка на тонкие металлические пленки, обеспечивая точность структур чипа.

6. Трифторид азота (NF₃)

Трифторид азота в основном используется для очистки остатков отложений в оборудовании плазменного травления. В процессах плазменного травления NF₃ реагирует с осажденными материалами (такими как фториды кремния) с образованием легко удаляемых фторидов. Этот газ очень эффективен в процессе очистки, помогая поддерживать чистоту травильного оборудования и повышать точность и эффективность производственных процессов.

7. Силан (SiH₄)

Силан — широко используемый газ при химическом осаждении из паровой фазы (CVD), особенно для нанесения тонких пленок кремния. Силан разлагается при высоких температурах с образованием кремниевых пленок на поверхности подложки, что имеет решающее значение в производстве полупроводников. Регулируя поток силана и условия реакции, можно точно контролировать скорость осаждения и качество пленки.

8. Трифторид бора (BF₃)

Трифторид бора является важным легирующим газом, обычно используемым в процессе легирования бором при производстве полупроводников. Он используется для регулировки электрических свойств кристалла путем реакции с кремниевой подложкой с образованием желаемого легирующего слоя. Процесс легирования бором необходим для создания полупроводниковых материалов P-типа, и газ BF₃ играет решающую роль в этом процессе.

9. Гексафторид серы (SF₆)

Гексафторид серы в основном используется в процессах травления полупроводников, особенно при высокоточном травлении. Благодаря своим высоким электроизоляционным свойствам и химической стабильности SF₆ можно комбинировать с другими газами для точного удаления пленок материала и обеспечения точных рисунков. Он также широко используется при ионном травлении, эффективно удаляя нежелательные металлические пленки.

Заключение

Специальные газы для полупроводников играют незаменимую роль в производстве интегральных схем. По мере развития технологий растет спрос на более высокую чистоту и эффективность этих газов, что побуждает поставщиков постоянно оптимизировать качество и типы газов. В будущем полупроводниковая промышленность продолжит использовать эти специальные газы для производства чипов следующего поколения и технологических инноваций. Поэтому понимание и применение специальных полупроводниковых газов будет иметь решающее значение для непрерывного развития полупроводниковой промышленности.