Halvledarindustrin, som kärnan i modern teknisk utveckling, involverar många gaser med hög precision och hög renhet i sin tillverkningsprocess. Specialgaser för halvledare avser gaser som spelar en nyckelroll vid tillverkning av halvledarmaterial, spåntillverkning, tunnfilmsavsättning, etsning och andra processer. Dessa gaser måste uppfylla strikta krav på renhet, stabilitet och exakt kontroll över reaktionsprocesserna. Denna artikel kommer att introducera flera vanliga specialgaser som används i halvledare och diskutera deras roller i halvledartillverkningsprocessen.

1. Väte (H₂)

Väte används ofta i halvledartillverkning, särskilt vid kemisk ångavsättning (CVD) och reduktionsreaktioner. I CVD blandas väte ofta med andra gaser för att växa tunna filmer, såsom kiselfilmer. Väte fungerar också som ett reduktionsmedel i processer för metallavsättning och oxidavlägsnande. Dessutom används väte vid rengöring och behandling av halvledarskivor för att effektivt ta bort ytföroreningar och förbättra kvaliteten på chipsen.

2. Kväve (N₂)

Kväve, en inert gas, används huvudsakligen för att tillhandahålla en syrefri miljö vid halvledartillverkning. Det används ofta vid rengöring av utrustning, kylningsprocesser och som utspädningsmedel i reaktionsatmosfärer. I ångavsättnings- och etsningsprocesser blandas ofta kväve med andra gaser för att stabilisera reaktionsförhållandena och kontrollera reaktionshastigheten. Kväve används också för att undertrycka oxidation, vilket skyddar känsliga material från oxidationsskador.

3. Syre (O₂)

Syre spelar en avgörande roll i halvledarindustrin, särskilt i oxidationsprocesser. Vid bildandet av ett kiseldioxidskikt på ytan av kiselskivor är syre väsentligt. Genom att införa syre bildas ett enhetligt oxidskikt på kiselytan, vilket är avgörande för elektrisk prestanda och enhetens stabilitet. Syre används också i rengörings- och etsningsprocesser, reagerar med andra kemiska gaser för att bilda oxider eller ta bort vissa metallfilmer.

4. Koltetrafluorid (CF₄)

Koltetrafluorid används ofta i etsningsprocesser. Vid halvledaretsning blandas CF4 med andra gaser för att effektivt avlägsna tunna filmer av kisel, kiselnitrid, metall och andra material. När CF4 kombineras med fluor, bildar det fluorider, som har stark reaktivitet och effektivt kan etsa målmaterialet. Denna gas är avgörande för högprecisionsmönsteretsning vid produktion av integrerade kretsar.

5. Klorväte (HCl)

Klorvätegas används främst som etsgas, speciellt vid etsning av metallmaterial. Det reagerar med metallfilmer för att bilda klorider, vilket gör att metallskikten kan avlägsnas. Denna process används i stor utsträckning vid mönstring av tunna metallfilmer, vilket säkerställer precisionen hos chipstrukturerna.

6. Kvävetrifluorid (NF₃)

Kvävetrifluorid används främst för att rengöra avlagringsrester i plasmaetsningsutrustning. I plasmaetsningsprocesser reagerar NF3 med avsatta material (såsom kiselfluorider) för att bilda lätt borttagbara fluorider. Denna gas är mycket effektiv i reningsprocessen, hjälper till att bibehålla renligheten hos etsningsutrustning och förbättrar noggrannheten och effektiviteten i tillverkningsprocesserna.

7. Silan (SiH₄)

Silan är en vanlig gas vid kemisk ångavsättning (CVD), särskilt för avsättning av tunna kiselfilmer. Silan sönderdelas vid höga temperaturer för att bilda kiselfilmer på substratytan, vilket är avgörande vid halvledartillverkning. Genom att justera silanflödet och reaktionsförhållandena kan avsättningshastigheten och filmkvaliteten kontrolleras exakt.

8. Bortrifluorid (BF₃)

Bortrifluorid är en viktig dopningsgas, som vanligtvis används i bortopningsprocessen vid halvledartillverkning. Den används för att justera de elektriska egenskaperna hos kristallen genom att reagera med kiselsubstratet för att bilda det önskade dopningsskiktet. Bordopningsprocessen är väsentlig för att skapa halvledarmaterial av P-typ, och BF3-gas spelar en avgörande roll i denna process.

9. Svavelhexafluorid (SF₆)

Svavelhexafluorid används främst i halvledaretsningsprocesser, speciellt vid högprecisionsetsning. På grund av dess höga elektriska isoleringsegenskaper och kemiska stabilitet kan SF₆ kombineras med andra gaser för att exakt ta bort materialfilmer och säkerställa exakta mönster. Det används också i stor utsträckning vid jonetsning, vilket effektivt tar bort oönskade metallfilmer.

Slutsats

Specialgaser för halvledare spelar en oersättlig roll vid tillverkning av integrerade kretsar. När tekniken fortsätter att utvecklas ökar efterfrågan på högre renhet och prestanda för dessa gaser, vilket får leverantörer att ständigt optimera kvaliteten och typerna av gaser. I framtiden kommer halvledarindustrin att fortsätta att förlita sig på dessa specialgaser för att stödja produktionen av nästa generations chips och tekniska innovationer. Därför kommer förståelse och tillämpning av specialgaser för halvledargaser att vara avgörande för att driva den kontinuerliga utvecklingen av halvledarindustrin.