Prodhimi i gjysmëpërçuesve mbështetet në një shumëllojshmëri të gjerë të gazrave, të cilët mund të kategorizohen në tre lloje kryesore: gaze me shumicë, gaze speciale, dhe gazrat gravurë. Këto gaze duhet të jenë të pastërtisë jashtëzakonisht të lartë për të parandaluar kontaminimin, i cili mund të prishë procesin delikat dhe kompleks të prodhimit.

Gazrat me shumicë

Azoti (N2):

Roli: N2 shërben për qëllime të shumta, duke përfshirë dhomat e procesit të pastrimit dhe sigurimin e një atmosfere inerte gjatë fazave të ndryshme të prodhimit të gjysmëpërçuesve.
Shënime shtesë: Azoti përdoret shpesh në transportin dhe ruajtjen e vaferave të silikonit për të minimizuar oksidimin. Natyra e tij inerte siguron që të mos reagojë me materiale të tjera, duke e bërë atë ideal për ruajtjen e mjediseve të pastra të përpunimit.

Argoni (Ar):
Roli: Përveç përfshirjes së tij në proceset plazmatike, argoni është i dobishëm në proceset ku përbërjet e kontrolluara të gazit janë vendimtare.
Shënime shtesë: Për shkak se nuk reagon me shumicën e materialeve, argoni përdoret gjithashtu për spërkatje, gjë që ndihmon në depozitimin e filmave metalikë ose dielektrikë ku sipërfaqet duhet të mbahen pa ndotje.

Helium (Ai):
Roli: Vetitë termike të heliumit e bëjnë atë të paçmuar për ftohjen dhe ruajtjen e konsistencës së temperaturës gjatë proceseve reaktive.
Shënime shtesë: Përdoret shpesh në sistemet me lazer me energji të lartë për litografi për shkak të natyrës së tij jo reaktive dhe aftësisë për të ruajtur rrugën optike pa ndotje.

Hidrogjeni (H2):
Roli: Përveç aplikimit të tij në pjekje, hidrogjeni gjithashtu ndihmon në pastrimin e sipërfaqes së vaferave dhe mund të përfshihet në reaksione kimike gjatë epitaksisë.
Shënime shtesë: Përdorimi i hidrogjenit në depozitimin e filmave të hollë lejon kontroll më të madh mbi përqendrimin e bartësit në materialet gjysmëpërçuese, duke modifikuar ndjeshëm vetitë e tyre elektrike.

Gazrat e specializuar dhe dopantët

Silani (SiH4):
Roli: Përveç të qenit një pararendës për depozitimin e silikonit, silani mund të polimerizohet në një film pasivizues që përmirëson karakteristikat elektronike.
Shënime shtesë: Reaktiviteti i tij kërkon trajtim të kujdesshëm për shkak të shqetësimeve të sigurisë, veçanërisht kur përzihet me ajër ose oksigjen.

Amoniaku (NH3):
Roli: Përveç prodhimit të filmave nitride, amoniaku është i rëndësishëm në prodhimin e shtresave pasivizuese që rrisin besueshmërinë e pajisjeve gjysmëpërçuese.
Shënime shtesë: Mund të përfshihet në procese që kërkojnë përfshirjen e azotit në silikon, duke përmirësuar vetitë elektronike.

Fosfina (PH3), Arsina (AsH3) dhe Diborani (B2H6):
Roli: Këto gaze nuk janë vetëm thelbësore për doping, por janë gjithashtu kritike për arritjen e vetive elektrike të dëshiruara në pajisjet gjysmëpërçuese të avancuara.
Shënime shtesë: Toksiciteti i tyre kërkon protokolle të rrepta sigurie dhe sistemet e monitorimit në mjediset e prodhimit për të zbutur rreziqet.

Gazrat e gdhendjes dhe pastrimit

Fluorokarbonet (CF4, SF6):
Roli: Këta gazra përdoren në proceset e gdhendjes së thatë, të cilat ofrojnë saktësi të lartë në krahasim me metodat e gdhendjes së lagësht.
Shënime shtesë: CF4 dhe SF6 janë të rëndësishme për shkak të aftësisë së tyre për të gërmuar në mënyrë efikase materialet me bazë silikoni, duke lejuar rezolucionin e shkëlqyeshëm të modelit kritik në mikroelektronikën moderne.

Klori (Cl2) dhe fluori i hidrogjenit (HF):
Roli: Klori ofron aftësi agresive gravore, veçanërisht për metalet, ndërsa HF është thelbësore për heqjen e dioksidit të silikonit.
Shënime shtesë: Kombinimi i këtyre gazrave lejon heqjen efektive të shtresës gjatë fazave të ndryshme të prodhimit, duke siguruar sipërfaqe të pastra për hapat e mëpasshëm të përpunimit.

Trifluori i azotit (NF3):
Roli: NF3 është thelbësor për pastrimin e mjedisit në sistemet CVD, duke iu përgjigjur ndotësve për të ruajtur performancën optimale.
Shënime shtesë: Pavarësisht shqetësimeve në lidhje me potencialin e tij të gazit serrë, efikasiteti i NF₃ në pastrim e bën atë një zgjedhje të preferuar në shumë fabrika, megjithëse përdorimi i tij kërkon konsideratë të kujdesshme mjedisore.

Oksigjen (O2):
Roli: Proceset e oksidimit të lehtësuara nga oksigjeni mund të krijojnë shtresa thelbësore izoluese në strukturat gjysmëpërçuese.
Shënime shtesë: Roli i oksigjenit në rritjen e oksidimit të silikonit për të formuar shtresa SiO2 është kritik për izolimin dhe mbrojtjen e komponentëve të qarkut.

Gazet e shfaqura në prodhimin e gjysmëpërçuesve

Përveç gazeve tradicionale të listuara më sipër, gazrat e tjerë po fitojnë vëmendje në procesin e prodhimit të gjysmëpërçuesve, duke përfshirë:

Dioksidi i karbonit (CO2): Përdoret në disa aplikacione pastrimi dhe gravimi, veçanërisht ato që përfshijnë materiale të avancuara.

Dioksidi i silikonit (SiO2): Megjithëse nuk është gaz në kushte standarde, format e avulluara të dioksidit të silikonit përdoren në procese të caktuara depozitimi.

Konsiderata Mjedisore

Industria e gjysmëpërçuesve po fokusohet gjithnjë e më shumë në reduktimin e ndikimit mjedisor që lidhet me përdorimin e gazrave të ndryshëm, veçanërisht ato që janë gazra të fuqishëm serë. Kjo ka çuar në zhvillimin e sistemeve të avancuara të menaxhimit të gazit dhe eksplorimin e gazeve alternative që mund të ofrojnë përfitime të ngjashme me një gjurmë më të ulët mjedisore.

konkluzioni

Gazrat e përdorur në prodhimin e gjysmëpërçuesve luajnë një rol kritik në sigurimin e saktësisë dhe efikasitetit të proceseve të prodhimit. Ndërsa teknologjia përparon, industria e gjysmëpërçuesve përpiqet vazhdimisht për përmirësime në pastërtinë dhe menaxhimin e gazit, duke adresuar gjithashtu shqetësimet e sigurisë dhe mjedisit që lidhen me përdorimin e tyre.