Напівпровідникова промисловість, як ядро ​​сучасного технологічного розвитку, включає в себе численні високоточні та високочисті гази у своєму виробничому процесі. Спеціальні гази для напівпровідників – це гази, які відіграють ключову роль у виробництві напівпровідникових матеріалів, мікросхемах, осадженні тонких плівок, травленні та інших процесах. Ці гази повинні відповідати суворим вимогам щодо чистоти, стабільності та точного контролю за процесами реакції. У цій статті ми познайомимося з кількома поширеними спеціальними газами, які використовуються в напівпровідниках, і обговоримо їх роль у процесі виробництва напівпровідників.

1. водень (H₂)

водень широко використовується у виробництві напівпровідників, особливо в реакціях хімічного осадження з газової фази (CVD) і відновлення. У CVD водень часто змішують з іншими газами для вирощування тонких плівок, наприклад плівок кремнію. Водень також діє як відновник у процесах осадження металів і видалення оксидів. Крім того, водень використовується для очищення та обробки напівпровідникових пластин для ефективного видалення поверхневих забруднень і покращення якості мікросхем.

2. Азот (N₂)

Азот, інертний газ, в основному використовується для забезпечення безкисневого середовища у виробництві напівпровідників. Він зазвичай використовується для очищення обладнання, процесів охолодження та як розріджувач у реакційній атмосфері. У процесах осадження з парової фази та процесів травлення азот часто змішують з іншими газами для стабілізації умов реакції та контролю швидкості реакції. Азот також використовується для придушення окислення, захищаючи чутливі матеріали від пошкодження окисленням.

3. Кисень (O₂)

Кисень відіграє вирішальну роль у напівпровідниковій промисловості, особливо в процесах окислення. У формуванні шару діоксиду кремнію на поверхні кремнієвих пластин кисень важливий. Завдяки введенню кисню на поверхні кремнію утворюється однорідний оксидний шар, який є життєво важливим для електричних характеристик і стабільності пристрою. Кисень також використовується в процесах очищення та травлення, реагуючи з іншими хімічними газами, утворюючи оксиди або видаляючи певні металеві плівки.

4. Чотирифтористий вуглець (CF₄)

Чотирифтористий вуглець широко використовується в процесах травлення. Під час травлення напівпровідників CF₄ змішують з іншими газами для ефективного видалення тонких плівок кремнію, нітриду кремнію, металу та інших матеріалів. Коли CF₄ поєднується з фтором, він утворює фториди, які мають високу реакційну здатність і можуть ефективно травити цільовий матеріал. Цей газ має вирішальне значення для високоточного травлення візерунків у виробництві інтегральних схем.

5. Хлористий водень (HCl)

Газоподібний хлористий водень в основному використовується як травильний газ, зокрема при травленні металевих матеріалів. Він реагує з металевими плівками з утворенням хлоридів, що дозволяє видалити металеві шари. Цей процес широко використовується для малювання тонких металевих плівок, забезпечуючи точність структур мікросхем.

6. Трифторид азоту (NF₃)

Трифторид азоту в основному використовується для очищення залишків осадження в обладнанні для плазмового травлення. У процесах плазмового травлення NF₃ реагує з нанесеними матеріалами (такими як фториди кремнію), утворюючи фториди, які легко видалити. Цей газ дуже ефективний у процесі очищення, допомагаючи підтримувати чистоту обладнання для травлення та підвищувати точність і ефективність виробничих процесів.

7. Силан (SiH₄)

Силан — це газ, який зазвичай використовують у хімічному осадженні з парової фази (CVD), зокрема для осадження тонких плівок кремнію. Силан розкладається при високих температурах з утворенням кремнієвих плівок на поверхні підкладки, що є вирішальним у виробництві напівпровідників. Шляхом регулювання потоку силану та умов реакції можна точно контролювати швидкість осадження та якість плівки.

8. Трифторид бору (BF₃)

Трифторид бору є важливим легуючим газом, який зазвичай використовується в процесі легування бором у виробництві напівпровідників. Він використовується для регулювання електричних властивостей кристала шляхом реакції з кремнієвою підкладкою з утворенням бажаного легуючого шару. Процес легування бором необхідний для створення напівпровідникових матеріалів P-типу, і газ BF₃ відіграє вирішальну роль у цьому процесі.

9. Гексафторид сірки (SF₆)

Гексафторид сірки в основному використовується в процесах травлення напівпровідників, особливо у високоточному травленні. Завдяки високим електроізоляційним властивостям і хімічній стабільності SF₆ можна поєднувати з іншими газами для точного видалення плівок матеріалу та забезпечення точних візерунків. Він також широко використовується в іонному травленні, ефективно видаляючи небажані металеві плівки.

Висновок

Спеціальні гази для напівпровідників відіграють незамінну роль у виробництві інтегральних схем. Оскільки технологія продовжує розвиватися, попит на вищу чистоту та продуктивність цих газів зростає, що спонукає постачальників постійно оптимізувати якість і типи газів. У майбутньому напівпровідникова промисловість продовжуватиме покладатися на ці спеціальні гази для підтримки виробництва мікросхем наступного покоління та технологічних інновацій. Таким чином, розуміння та застосування напівпровідникових спеціальних газів матиме вирішальне значення для безперервного розвитку напівпровідникової промисловості.