අර්ධ සන්නායක සඳහා විශේෂ වායු
අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තය, නවීන තාක්ෂණික සංවර්ධනයේ හරය ලෙස, එහි නිෂ්පාදන ක්රියාවලියේදී ඉහළ නිරවද්යතාවයකින් සහ ඉහළ සංශුද්ධතාවයකින් යුත් වායූන් රාශියක් ඇතුළත් වේ. අර්ධ සන්නායක සඳහා විශේෂිත වායූන් යනු අර්ධ සන්නායක ද්රව්ය නිෂ්පාදනය, චිප් නිෂ්පාදනය, තුනී පටල තැන්පත් කිරීම, කැටයම් කිරීම සහ වෙනත් ක්රියාවලීන්හි ප්රධාන කාර්යභාරයක් ඉටු කරන වායූන් ය. මෙම වායූන් සංශුද්ධතාවය, ස්ථාවරත්වය සහ ප්රතික්රියා ක්රියාවලීන්හි නිශ්චිත පාලනය සඳහා දැඩි අවශ්යතා සපුරාලිය යුතුය. මෙම ලිපියෙන් අර්ධ සන්නායකවල භාවිතා වන පොදු විශේෂ වායු කිහිපයක් හඳුන්වා දෙන අතර අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදන ක්රියාවලියේදී ඒවායේ භූමිකාවන් සාකච්ඡා කරනු ඇත.
- හයිඩ්රජන් (H₂)
හයිඩ්රජන් අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදනයේදී, විශේෂයෙන්ම රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීම (CVD) සහ අඩු කිරීමේ ප්රතික්රියා වලදී බහුලව භාවිතා වේ. CVD හි, සිලිකන් පටල වැනි තුනී පටල වර්ධනය කිරීම සඳහා හයිඩ්රජන් බොහෝ විට වෙනත් වායූන් සමඟ මිශ්ර වේ. හයිඩ්රජන් ලෝහ තැන්පත් වීමේ සහ ඔක්සයිඩ් ඉවත් කිරීමේ ක්රියාවලීන්හි අඩු කිරීමේ කාරකයක් ලෙස ද ක්රියා කරයි. මීට අමතරව, අර්ධ සන්නායක වේෆර් පිරිසිදු කිරීම සහ ප්රතිකාර කිරීම සඳහා හයිඩ්රජන් භාවිතා කරනුයේ මතුපිට දූෂිත ද්රව්ය ඵලදායී ලෙස ඉවත් කිරීම සහ චිප්ස්වල ගුණාත්මකභාවය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහාය.
- නයිට්රජන් (N₂)
නයිට්රජන්, නිෂ්ක්රිය වායුවක්, අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදනයේ දී ඔක්සිජන් රහිත පරිසරයක් සැපයීම සඳහා ප්රධාන වශයෙන් භාවිතා වේ. උපකරණ පිරිසිදු කිරීම, සිසිලන ක්රියාවලීන් සහ ප්රතික්රියා වායුගෝලයේ තනුක ලෙස එය බහුලව භාවිතා වේ. වාෂ්ප තැන්පත් වීම සහ කැටයම් කිරීමේ ක්රියාවලීන්හිදී, ප්රතික්රියා තත්ත්වයන් ස්ථාවර කිරීමට සහ ප්රතික්රියා වේගය පාලනය කිරීමට නයිට්රජන් බොහෝ විට අනෙකුත් වායූන් සමඟ මිශ්ර වේ. නයිට්රජන් ඔක්සිකරණය මැඩපැවැත්වීමටත්, සංවේදී ද්රව්ය ඔක්සිකරණ හානිවලින් ආරක්ෂා කිරීමටත් භාවිතා කරයි.
- ඔක්සිජන් (O₂)
ඔක්සිජන් අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයේ, විශේෂයෙන් ඔක්සිකරණ ක්රියාවලීන්හි තීරණාත්මක කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. සිලිකන් වේෆර් මතුපිට සිලිකන් ඩයොක්සයිඩ් ස්ථරයක් සෑදීමේදී ඔක්සිජන් අත්යවශ්ය වේ. ඔක්සිජන් හඳුන්වා දීමෙන්, සිලිකන් මතුපිට ඒකාකාර ඔක්සයිඩ් ස්ථරයක් සාදයි, එය විද්යුත් ක්රියාකාරිත්වය සහ උපාංග ස්ථායිතාව සඳහා අත්යවශ්ය වේ. ඔක්සයිඩ සෑදීමට හෝ ඇතැම් ලෝහ පටල ඉවත් කිරීමට වෙනත් රසායනික වායූන් සමඟ ප්රතික්රියා කරමින් පිරිසිදු කිරීමේ සහ කැටයම් කිරීමේ ක්රියාවලීන් සඳහාද ඔක්සිජන් භාවිතා වේ.
- කාබන් ටෙට්රාෆ්ලෝරයිඩ් (CF₄)
කාබන් ටෙට්රාෆ්ලෝරයිඩ් කැටයම් කිරීමේ ක්රියාවලීන්හි බහුලව භාවිතා වේ. අර්ධ සන්නායක කැටයම් කිරීමේදී, සිලිකන්, සිලිකන් නයිට්රයිඩ්, ලෝහ සහ අනෙකුත් ද්රව්යවල තුනී පටල ඵලදායි ලෙස ඉවත් කිරීම සඳහා CF₄ වෙනත් වායු සමඟ මිශ්ර කරනු ලැබේ. CF₄ ෆ්ලෝරීන් සමඟ සංයෝජනය වන විට, එය ශක්තිමත් ප්රතික්රියාශීලීත්වයක් ඇති සහ ඉලක්ක ද්රව්ය කාර්යක්ෂමව කැටයම් කළ හැකි ෆ්ලෝරයිඩ් සාදයි. මෙම වායුව ඒකාබද්ධ පරිපථ නිෂ්පාදනයේ දී ඉහළ නිරවද්ය රටා කැටයම් කිරීම සඳහා ඉතා වැදගත් වේ.
- හයිඩ්රජන් ක්ලෝරයිඩ් (HCl)
හයිඩ්රජන් ක්ලෝරයිඩ් වායුව මූලික වශයෙන් ලෝහ ද්රව්ය කැටයම් කිරීමේදී කැටයම් වායුවක් ලෙස භාවිතා කරයි. එය ලෝහ පටල සමඟ ප්රතික්රියා කර ක්ලෝරයිඩ් සාදයි, ලෝහ ස්ථර ඉවත් කිරීමට ඉඩ සලසයි. මෙම ක්රියාවලිය චිප් ව්යුහයන්ගේ නිරවද්යතාව සහතික කිරීම, සිහින් ලෝහ පටලවල රටා තුළ බහුලව භාවිතා වේ.
- නයිට්රජන් ට්රයිෆ්ලෝරයිඩ් (NF₃)
නයිට්රජන් ට්රයිෆ්ලෝරයිඩ් ප්රධාන වශයෙන් ප්ලාස්මා කැටයම් උපකරණවල තැන්පත් අපද්රව්ය පිරිසිදු කිරීමට යොදා ගනී. ප්ලාස්මා කැටයම් කිරීමේ ක්රියාවලීන්හිදී, පහසුවෙන් ඉවත් කළ හැකි ෆ්ලෝරයිඩ සෑදීමට NF₃ තැන්පත් වූ ද්රව්ය (සිලිකන් ෆ්ලෝරයිඩ් වැනි) සමඟ ප්රතික්රියා කරයි. මෙම වායුව පිරිසිදු කිරීමේ ක්රියාවලියේදී ඉතා කාර්යක්ෂම වන අතර, කැටයම් උපකරණවල පිරිසිදුකම පවත්වා ගැනීමට සහ නිෂ්පාදන ක්රියාවලීන්හි නිරවද්යතාවය සහ කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කිරීමට උපකාරී වේ.
- සිලේන් (SiH₄)
සිලේන් යනු රසායනික වාෂ්ප තැන්පත් කිරීමේදී (CVD) විශේෂයෙන් සිලිකන් තුනී පටල තැන්පත් කිරීම සඳහා බහුලව භාවිතා වන වායුවකි. අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදනයේදී තීරනාත්මක වන උපස්ථර මතුපිට සිලිකන් පටල සෑදීමට සිලේන් ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී දිරාපත් වේ. සිලේන් ප්රවාහය සහ ප්රතික්රියා තත්ත්වයන් ගැලපීම මගින් තැන්පත් වීමේ වේගය සහ චිත්රපටයේ ගුණාත්මක භාවය නිවැරදිව පාලනය කළ හැක.
- බෝරෝන් ට්රයිෆ්ලෝරයිඩ් (BF₃)
බෝරෝන් ට්රයිෆ්ලෝරයිඩ් වැදගත් මාත්රණ වායුවකි, සාමාන්යයෙන් අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදනයේදී බෝරෝන් මාත්රණ ක්රියාවලියේදී භාවිතා වේ. අවශ්ය මාත්රණ ස්ථරය සෑදීමට සිලිකන් උපස්ථරය සමඟ ප්රතික්රියා කිරීමෙන් ස්ඵටිකයේ විද්යුත් ගුණාංග සකස් කිරීමට එය භාවිතා කරයි. P-වර්ගයේ අර්ධ සන්නායක ද්රව්ය නිර්මාණය කිරීම සඳහා බෝරෝන් මාත්රණය කිරීමේ ක්රියාවලිය අත්යවශ්ය වන අතර BF₃ වායුව මෙම ක්රියාවලියේදී තීරණාත්මක කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි.
- සල්ෆර් හෙක්සාෆ්ලෝරයිඩ් (SF₆)
සල්ෆර් හෙක්සෆ්ලෝරයිඩ් ප්රධාන වශයෙන් අර්ධ සන්නායක කැටයම් කිරීමේ ක්රියාවලීන්හි, විශේෂයෙන් ඉහළ නිරවද්යතාවයකින් යුත් කැටයම් කිරීමේදී භාවිතා වේ. එහි ඉහළ විද්යුත් පරිවාරක ගුණ සහ රසායනික ස්ථායීතාවය හේතුවෙන්, ද්රව්ය පටල නිවැරදිව ඉවත් කිරීමට සහ නිවැරදි රටා සහතික කිරීමට SF₆ වෙනත් වායු සමඟ ඒකාබද්ධ කළ හැකිය. අනවශ්ය ලෝහ පටල කාර්යක්ෂමව ඉවත් කරමින් අයන කැටයම් කිරීමේදී ද එය බහුලව භාවිතා වේ.
නිගමනය
අර්ධ සන්නායක සඳහා විශේෂිත වායූන් ඒකාබද්ධ පරිපථ නිෂ්පාදනය කිරීමේදී ප්රතිස්ථාපනය කළ නොහැකි කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. තාක්ෂණය අඛණ්ඩව දියුණු වන විට, මෙම වායුවල ඉහළ සංශුද්ධතාවය සහ ක්රියාකාරීත්වය සඳහා ඇති ඉල්ලුම වැඩි වන අතර, වායුවල ගුණාත්මකභාවය සහ වර්ග නිරන්තරයෙන් ප්රශස්ත කිරීමට සැපයුම්කරුවන් පොළඹවයි. අනාගතයේ දී, අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තය ඊළඟ පරම්පරාවේ චිප්ස් සහ තාක්ෂණික නවෝත්පාදන නිෂ්පාදනය සඳහා සහාය වීම සඳහා මෙම විශේෂිත වායු මත දිගටම රඳා පවතිනු ඇත. එබැවින් අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයේ අඛණ්ඩ සංවර්ධනය සඳහා අර්ධ සන්නායක විශේෂිත වායු අවබෝධ කර ගැනීම සහ යෙදීම ඉතා වැදගත් වේ.
