Modern teknolojik gelişimin temeli olan yarı iletken endüstrisi, üretim sürecinde çok sayıda yüksek hassasiyetli ve yüksek saflıkta gaz içerir. Yarı iletkenlere yönelik özel gazlar, yarı iletken malzeme üretiminde, çip üretiminde, ince film biriktirmede, dağlamada ve diğer işlemlerde önemli bir rol oynayan gazları ifade eder. Bu gazların saflık, stabilite ve reaksiyon süreçleri üzerinde hassas kontrol açısından katı gereksinimleri karşılaması gerekir. Bu makale, yarı iletkenlerde kullanılan bazı yaygın özel gazları tanıtacak ve bunların yarı iletken üretim sürecindeki rollerini tartışacaktır.

1. Hidrojen (H₂)

Hidrojen yarı iletken üretiminde, özellikle kimyasal buhar biriktirme (CVD) ve indirgeme reaksiyonlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. CVD'de hidrojen genellikle silikon filmler gibi ince filmler oluşturmak için diğer gazlarla karıştırılır. Hidrojen ayrıca metal biriktirme ve oksit giderme işlemlerinde indirgeyici madde olarak da görev yapar. Ek olarak, yüzey kirleticilerini etkili bir şekilde gidermek ve talaşların kalitesini artırmak için yarı iletken levhaların temizlenmesinde ve işlenmesinde hidrojen kullanılır.

2. Azot (N₂)

Azotİnert bir gaz olan , esas olarak yarı iletken üretiminde oksijensiz bir ortam sağlamak için kullanılır. Ekipman temizliğinde, soğutma proseslerinde ve reaksiyon atmosferlerinde seyreltici olarak yaygın olarak kullanılır. Buhar biriktirme ve aşındırma işlemlerinde, reaksiyon koşullarını stabilize etmek ve reaksiyon hızını kontrol etmek için nitrojen sıklıkla diğer gazlarla karıştırılır. Azot ayrıca oksidasyonu bastırmak ve hassas malzemeleri oksidasyon hasarından korumak için de kullanılır.

3. Oksijen (O₂)

Oksijen yarı iletken endüstrisinde, özellikle oksidasyon süreçlerinde çok önemli bir rol oynar. Silikon levhaların yüzeyinde silikon dioksit tabakasının oluşumunda oksijen esastır. Oksijenin eklenmesiyle, silikon yüzeyinde elektriksel performans ve cihaz stabilitesi için hayati önem taşıyan düzgün bir oksit tabakası oluşur. Oksijen aynı zamanda temizleme ve dağlama işlemlerinde de kullanılır; diğer kimyasal gazlarla reaksiyona girerek oksitler oluşturur veya belirli metal filmleri çıkarır.

4. Karbon Tetraflorür (CF₄)

Karbon tetraflorür aşındırma işlemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Yarı iletken aşındırmada CF₄, silikon, silikon nitrür, metal ve diğer malzemelerin ince filmlerini etkili bir şekilde çıkarmak için diğer gazlarla karıştırılır. CF₄ flor ile birleştiğinde, güçlü reaktiviteye sahip olan ve hedef malzemeyi verimli bir şekilde aşındırabilen florürler oluşturur. Bu gaz, entegre devre üretiminde yüksek hassasiyetli desen gravürü için çok önemlidir.

5. Hidrojen Klorür (HCl)

Hidrojen klorür gazı öncelikle metal malzemelerin aşındırılmasında aşındırma gazı olarak kullanılır. Metal filmlerle reaksiyona girerek klorürler oluşturur ve metal katmanların çıkarılmasını sağlar. Bu işlem, ince metal filmlerin modellenmesinde yaygın olarak kullanılmakta ve çip yapılarının hassasiyetini sağlamaktadır.

6. Azot Triflorür (NF₃)

Azot triflorür esas olarak plazma aşındırma ekipmanındaki tortu kalıntılarını temizlemek için kullanılır. Plazma aşındırma işlemlerinde NF₃, kolayca çıkarılabilir florürler oluşturmak üzere biriken malzemelerle (silikon florürler gibi) reaksiyona girer. Bu gaz, temizleme sürecinde oldukça verimli olup, dağlama ekipmanının temizliğinin korunmasına ve üretim süreçlerinin doğruluğunun ve verimliliğinin arttırılmasına yardımcı olur.

7. Silan (SiH₄)

Silan, kimyasal buhar biriktirmede (CVD), özellikle silikon ince filmlerin biriktirilmesinde yaygın olarak kullanılan bir gazdır. Silan, yarı iletken üretiminde çok önemli olan alt tabaka yüzeyinde silikon filmler oluşturmak için yüksek sıcaklıklarda ayrışır. Silan akışını ve reaksiyon koşullarını ayarlayarak biriktirme hızı ve film kalitesi hassas bir şekilde kontrol edilebilir.

8. Bor Triflorür (BF₃)

Bor triflorür, tipik olarak yarı iletken üretiminde bor katkılama işleminde kullanılan önemli bir katkı gazıdır. İstenilen katkı katmanını oluşturmak için silikon substratla reaksiyona girerek kristalin elektriksel özelliklerini ayarlamak için kullanılır. Bor katkılama işlemi, P tipi yarı iletken malzemelerin oluşturulması için gereklidir ve BF₃ gazı bu süreçte kritik bir rol oynar.

9. Kükürt Heksaflorür (SF₆)

Kükürt heksaflorür esas olarak yarı iletken aşındırma işlemlerinde, özellikle yüksek hassasiyetli aşındırmada kullanılır. Yüksek elektriksel yalıtım özellikleri ve kimyasal kararlılığı nedeniyle SF₆, malzeme filmlerini doğru bir şekilde çıkarmak ve hassas desenler sağlamak için diğer gazlarla birleştirilebilir. Aynı zamanda iyon aşındırmada da yaygın olarak kullanılır ve istenmeyen metal filmleri etkili bir şekilde ortadan kaldırır.

Çözüm

Yarı iletkenlere yönelik özel gazlar, entegre devrelerin üretiminde yeri doldurulamaz bir rol oynamaktadır. Teknoloji ilerlemeye devam ettikçe, bu gazların daha yüksek saflığa ve performansa olan talebi artmakta, bu da tedarikçileri gazların kalitesini ve türlerini sürekli olarak optimize etmeye yöneltmektedir. Gelecekte yarı iletken endüstrisi, yeni nesil çiplerin üretimini ve teknolojik yenilikleri desteklemek için bu özel gazlara güvenmeye devam edecek. Bu nedenle, yarı iletken özel gazlarını anlamak ve uygulamak, yarı iletken endüstrisinin sürekli gelişimini yönlendirmede kritik öneme sahip olacaktır.