كيفية استخدام الغازات في تصنيع الرقائق

تعتبر صناعة الرقائق صناعة عالمية ضخمة، والتي تستمر في النمو كل عام، مما يعني أن الطلب على الغازات عالية النقاء سيزيد وفقًا لذلك.

من الضروري وجود إمداد موثوق بالغاز ذي النقاء العالي لتصنيع الرقائق الإلكترونية، خاصة في التكنولوجيا المتقدمة مثل الهواتف الذكية والمركبات ذاتية القيادة.

عملية إنتاج الدوائر المتكاملة معقدة جدًا، حيث تتطلب أكثر من 30 غازًا مختلفًا في جميع المراحل، مما يجعل مجموعة الغازات المستخدمة واحدة من أوسع المجالات استخدامًا في أي صناعة.

الغاز هو جزء مهم من تصنيع الرقائق الإلكترونية، لأنه يمكنه إنتاج التفاعلات الكيميائية المطلوبة لتشكيل الخصائص الكهربائية للرقائق. بسبب تعقيدها، فإن الغاز المستخدم في كل مرحلة من عملية التصنيع يجب أن يكون دقيقًا لتحقيق تكوين صحيح للرقائق.

مع الاستمرار في تطور صناعة الرقائق الإلكترونية، فإن الغازات المستخدمة في العملية تتطور أيضًا. من بين الغازات الأساسية المستخدمة نجد النيتروجين، الأكسجين، الأرجون والهيدروجين. سنناقش أدوارها في عملية التصنيع بشكل أعمق.

النيتروجين

بسبب توفره وخامله، النيتروجين هو الغاز الأساسي المستخدم في كل خطوة من عملية تصنيع شرائح الدوائر المتكاملة، لكن استخدامه الرئيسي يكون في مرحلة التنظيف. في هذه المرحلة، يتم استخدام النيتروجين لتنظيف كل القنوات وشبكات الأنابيب لإزالة الأكسجين من الآلات والأدوات، وذلك لحمايتها من الغازات الأخرى التي قد تلوث العملية.

بالإضافة إلى ذلك، فإن معظم مصانع شرائح الدوائر المتكاملة مجهزة بمحطات إنتاج النيتروجين داخل الموقع بسبب الاستخدام الكبير للنيتروجين في العملية بأكملها. وأهم من ذلك، مع إنتاج الهواتف الذكية والتكنولوجيا المتقدمة، فمن الضروري الحفاظ على التكلفة منخفضة بينما يُحاولون تلبية الطلب المرتفع.

يمكنك القول إن النيتروجين يحمي الأدوات والمساحات والأنابيب من أي رطوبة محتملة أو ملوثات كيميائية أو جزيئات. إنه غاز أساسي، يستخدم طوال العملية من البداية إلى النهاية، وليس من المستغرب أنهم يقومون بتثبيت المولدات داخل الموقع.

الأكسجين

كما تعلم، الأكسجين هو مُكَسِّب، لذلك فهو ضروري لإنتاج تفاعل الترسيب. يستخدم لنمو طبقات أكسيد السيليكون لمجموعة متنوعة من العناصر في العملية، مثل أقنعة الانتشار.

عند استخدام الأكسجين في تصنيع شرائح الكمبيوتر، يجب أن يكون الغاز ذو نقاء فائق للحيلولة دون تأثير أي شوائب على الإنتاج والأداء.

خلال عملية النحت، يتم أيضًا استخدام الأكسجين لإزالة أي فضلات مادة إضافية تنتج. يمكن أيضًا استخدامه لجعل أي نمط نحت دائم.

أخيرًا، يساعد الأكسجين أيضًا في تحييد الغازات التفاعلية من خلال réactions الأكسدة التي قد تؤثر على جودة المنتج. لذلك، مثل النيتروجين، يساعد الأكسجين أيضًا في ضمان عدم حدوث أي تلوث.

أرجون

يُستخدم الأرجون بشكل أساسي في عملية الترسيب والنحت في ليزر الليثوغرافيا فوق البنفسجية، ويُستخدم لصنع أصغر نمط على رقاقة الشريحة.

خلال تصنيع الوشاح السيليكوني المطلوب، يتم استخدام غاز الأرجون لحماية بلورة السيليكون المكونة على الوشاح من أي تفاعل محتمل مع الأكسجين والنيتروجين أثناء عملية النمو عند درجات حرارة عالية.

بما أن الأرجون هو أيضًا غاز خامل جدًا، فإنه يستخدم لتوفير بيئة غير متفاعلة لإيداع التحلية المعدنية. أحيانًا تكون تفاعلية النيتروجين قوية جدًا، مما يؤدي إلى تكوين نيتريدات المعادن.

بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام الأرجون السائل مع الأدوات لتنظيف الشرائح الأصغر والأكثر هشاشة.

هيدروجين

قد يزداد استخدام الهيدروجين في تصنيع شرائح السيليكون بسبب الطلب المتزايد. خاصة في مرحلة التصوير الضوئي، يتم استخدام الهيدروجين للتفاعل مع القصدير الكيميائي لإنتاج هيدريد القصدير. يحتاج هيدريد القصدير إلى عدم التراكم على العناصر البصرية المكلفة.

يُستخدم في إيداع الطبقة الابتدائية من السيليكون وألمونيوم السيليكون في عملية الإيداع، وكذلك لتحضير السطح عن طريق عملية التلدين.

يُستخدم الهيدروجين لإنشاء طبقة أكسيد جديدة لتعديل الفيلم الرقيق الموجود. تحدث هذه العملية في بيئات ذات ضغط ودرجة حرارة مرتفعة، مما يعني أن التحكم في معدل التدفق، درجة الحرارة والضغط مهم جدًا.

بالإضافة إلى ذلك، يُستخدم الهيدروجين أيضًا في مرحلة التحلل للمساعدة في التحكم بعملية التحلل، لأن الغاز المستخدم في هذه العملية سام للغاية. لذلك يحتاج إلى تخزينه في جهاز يمكنه منع التسرب.

الديبوران هو أيضًا مادة كيميائية تُستخدم في عملية التحلل، لكن بسبب عدم استقراره الحراري، فإنه سيتحلل ببطء، ولذلك يحتاج إلى هيدروجين لمساعدته على الاستقرار.

الشواحن الكهربائية في الحياة اليومية

تُستخدم الشواحن الكهربائية في جميع أنواع المعدات اليومية مثل الحواسيب، الهواتف الذكية، التلفزيونات وكذلك في التكنولوجيا المتقدمة مثل المعدات الطبية، النظم العسكرية والعديد من التطبيقات الأخرى.

إنها جزء من حياتنا اليومية ولا نلاحظها لأنها موجودة في الأجهزة التي نستخدمها يوميًا. بدون شرائح الالكترونيات (شبه الموصلات)، لن نتمكن من القيام بالكثير من الأمور. مع تطور تقنية شرائح الالكترونيات، ستصبح أكثر موثوقية وذكاءً وصغرًا.

من الاتصالات والنقل والتسلية، هذه مجرد جزء صغير مما فعلته شرائح الالكترونيات لنا. ستدعم التكنولوجيا والابتكار المستقبليين، مما يمكّننا من القيام بأمور لم نتخيلها أبدًا.