Производња полупроводника се ослања на широк спектар гасова, који се могу категорисати у три главна типа: расути гасови, специјални гасови, и гасови за нагризање. Ови гасови морају бити изузетно високе чистоће да би се спречила контаминација, која може упропастити деликатан и сложен процес производње.

Булк Гасес

Азот (Н₂):

Улога: Н₂ служи за вишеструке сврхе, укључујући процесне коморе за пречишћавање и обезбеђивање инертне атмосфере током различитих фаза производње полупроводника.
Додатне напомене: Азот се често користи у транспорту и складиштењу силицијумских плочица како би се оксидација свела на минимум. Његова инертна природа осигурава да не реагује са другим материјалима, што га чини идеалним за одржавање чистог окружења за обраду.

Аргон (Ар):
Улога: Поред свог учешћа у плазма процесима, аргон је инструменталан у процесима у којима су контролисане композиције гаса кључне.
Додатне напомене: Пошто не реагује са већином материјала, аргон се такође користи за распршивање, што помаже у одлагању металних или диелектричних филмова где се површине морају одржавати без контаминације.

Хелијум (Он):
Улога: Топлотна својства хелијума чине га непроцењивим за хлађење и одржавање конзистенције температуре током реактивних процеса.
Додатне напомене: Често се користи у високоенергетским ласерским системима за литографију због своје нереактивне природе и способности да одржава оптичку путању без контаминације.

Водоник (Х₂):
Улога: Поред примене у жарењу, водоник такође помаже у чишћењу површине плочица и може бити укључен у хемијске реакције током епитаксије.
Додатне напомене: Употреба водоника у таложењу танких филмова омогућава већу контролу над концентрацијом носача у полупроводничким материјалима, значајно модификујући њихова електрична својства.

Специјални гасови и додаци

Силан (СиХ₄):
Улога: Осим што је прекурсор за таложење силицијума, силан се може полимеризовати у пасивизирајући филм који побољшава електронске карактеристике.
Додатне напомене: Његова реактивност захтева пажљиво руковање из безбедносних разлога, посебно када се меша са ваздухом или кисеоником.

Амонијак (НХ₃):
Улога: Поред производње нитридних филмова, амонијак је значајан у производњи пасивацијских слојева који повећавају поузданост полупроводничких уређаја.
Додатне напомене: Може бити укључен у процесе који захтевају уградњу азота у силицијум, побољшавајући електронска својства.

Фосфин (ПХ₃), Арсин (АсХ₃) и Диборан (Б₂Х₆):
Улога: Ови гасови нису само неопходни за допинг, већ су и критични за постизање жељених електричних својстава у напредним полупроводничким уређајима.
Додатне напомене: Њихова токсичност захтева строге безбедносне протоколе и системе за надзор у производним окружењима да би се умањиле опасности.

Гасови за нагризање и чишћење

Флуоругљеници (ЦФ₄, СФ₆):
Улога: Ови гасови се користе у процесима сувог јеткања, који нуде високу прецизност у поређењу са мокрим методама јеткања.
Додатне напомене: ЦФ₄ и СФ₆ су значајни због своје способности да ефикасно угризу материјале на бази силицијума, омогућавајући фину резолуцију узорка која је критична за модерну микроелектронику.

Хлор (Цл₂) и флуороводоник (ХФ):
Улога: Хлор пружа агресивне могућности јеткања, посебно за метале, док је ХФ кључан за уклањање силицијум диоксида.
Додатне напомене: Комбинација ових гасова омогућава ефикасно уклањање слојева током различитих фаза производње, обезбеђујући чисте површине за наредне кораке обраде.

Азот трифлуорид (НФ₃):
Улога: НФ₃ је кључан за чишћење животне средине у ЦВД системима, реагујући са загађивачима како би одржао оптималне перформансе.
Додатне напомене: Упркос забринутости око његовог потенцијала за гасове стаклене баште, ефикасност НФ₃ у чишћењу чини га пожељним избором у многим фабрикама, иако његова употреба захтева пажљиво разматрање животне средине.

Кисеоник (О₂):
Улога: Оксидациони процеси олакшани кисеоником могу створити битне изолационе слојеве у полупроводничким структурама.
Додатне напомене: Улога кисеоника у побољшању оксидације силицијума у ​​формирању слојева СиО₂ је критична за изолацију и заштиту компоненти кола.

Гасови у настајању у производњи полупроводника

Поред традиционалних гасова наведених горе, други гасови добијају пажњу у процесу производње полупроводника, укључујући:

Угљен диоксид (ЦО₂): Користи се у неким апликацијама за чишћење и гравирање, посебно у онима које укључују напредне материјале.

Силицијум диоксид (СиО₂): Иако није гас у стандардним условима, испарени облици силицијум диоксида се користе у одређеним процесима таложења.

Енвиронментал Цонсидератионс

Индустрија полупроводника је све више фокусирана на смањење утицаја на животну средину који је повезан са употребом различитих гасова, посебно оних који су моћни гасови стаклене баште. Ово је довело до развоја напредних система управљања гасом и истраживања алтернативних гасова који могу пружити сличне предности уз мањи утицај на животну средину.

Закључак

Гасови који се користе у производњи полупроводника играју кључну улогу у обезбеђивању прецизности и ефикасности процеса производње. Како технологија напредује, индустрија полупроводника континуирано тежи побољшању чистоће гаса и управљања, истовремено се бави безбедносним и еколошким проблемима повезаним са њиховом употребом.