So werden Gase bei der Halbleiterherstellung eingesetzt Deutschland

Die Halbleiterindustrie ist eine riesige globale Industrie, die jedes Jahr weiter wächst, was bedeutet, dass die Nachfrage nach hochreinen Gasen entsprechend steigen wird.

Für die Herstellung von Halbleitern ist eine zuverlässige Versorgung mit hochreinem Gas von entscheidender Bedeutung, insbesondere bei Hochtechnologien wie Smartphones und autonomen Fahrzeugen.

Der Herstellungsprozess integrierter Schaltkreise ist äußerst komplex und erfordert in allen Phasen über 30 verschiedene Gase. Damit ist die Palette der verwendeten Gase eine der am weitesten verbreiteten überhaupt in der Industrie.

Gas ist ein wichtiger Bestandteil der Halbleiterherstellung, da es chemische Reaktionen auslösen kann, die zur Gestaltung der elektrischen Eigenschaften von Halbleitern erforderlich sind. Aufgrund seiner Komplexität muss das in jeder Phase des Herstellungsprozesses verwendete Gas präzise und genau sein, um den Halbleiter richtig zu konfigurieren.

Mit der kontinuierlichen Entwicklung der Halbleiterindustrie entwickeln sich auch die im Prozess verwendeten Gase weiter. Zu den wichtigsten verwendeten Gasen gehören Stickstoff, Sauerstoff, Argon und Wasserstoff. Wir werden ihre Rolle im Herstellungsprozess ausführlich besprechen.

Stickstoff

Aufgrund seiner Verfügbarkeit und Inertheit ist Stickstoff das Kerngas, das in jedem Schritt des Halbleiterherstellungsprozesses verwendet wird. Sein Haupteinsatzgebiet ist jedoch die Spülphase. In dieser Phase wird Stickstoff verwendet, um alle Kanäle und Rohrleitungen zu spülen und den Sauerstoff aus den Maschinen und Werkzeugen zu entfernen. So werden sie vor anderen Gasen geschützt, die den Prozess verunreinigen könnten.

Darüber hinaus sind die meisten Halbleiterfabriken aufgrund des hohen Stickstoffverbrauchs im gesamten Prozess mit Stickstoffgeneratoren vor Ort ausgestattet. Noch wichtiger ist, dass es bei der Produktion von Hightech-Smartphones und anderen Technologien unerlässlich ist, die Kosten niedrig zu halten und gleichzeitig die hohe Nachfrage zu decken.

Man kann sagen, dass Stickstoff Werkzeuge, Räume und Rohre von jeglicher möglicher Feuchtigkeit, chemischen Verunreinigungen und Partikeln fernhält. Es ist ein lebenswichtiges Gas, das während des gesamten Prozesses vom Anfang bis zum Ende verwendet wird. Kein Wunder also, dass Generatoren vor Ort installiert werden.

Sauerstoff

Wie Sie wissen, ist Sauerstoff ein Oxidationsmittel und daher für die Entstehung einer Abscheidungsreaktion unerlässlich. Er wird verwendet, um Siliziumoxidschichten für verschiedene Elemente im Prozess, wie z. B. Diffusionsmasken, wachsen zu lassen.

Wenn Sauerstoff zur Herstellung von Halbleitern verwendet wird, muss das Gas eine ultrahohe Reinheit aufweisen, um zu verhindern, dass Verunreinigungen die Produktion und Leistung des Geräts beeinträchtigen.

Während des Ätzvorgangs wird Sauerstoff auch verwendet, um eventuell zusätzlich entstehenden Materialabfall zu entfernen. Er kann auch verwendet werden, um ein Ätzmuster dauerhaft zu machen.

Schließlich hilft Sauerstoff auch dabei, reaktive Gase durch Oxidationsreaktionen zu neutralisieren, die die Produktqualität beeinträchtigen können. Daher trägt Sauerstoff wie Stickstoff dazu bei, sicherzustellen, dass keine Umweltverschmutzung entsteht.

Argon

Argon wird hauptsächlich für den Abscheidungs- und Ätzprozess im Ultraviolettlithographielaser verwendet und dient dazu, die kleinsten Muster auf dem Halbleiterchip zu erzeugen.

Bei der Herstellung der erforderlichen Siliziumscheibe wird Argongas verwendet, um den auf der Scheibe gebildeten Siliziumkristall während des Hochtemperaturwachstumsprozesses vor möglichen Reaktionen mit Sauerstoff und Stickstoff zu schützen.

Da Argon auch ein sehr inertes Gas ist, wird es verwendet, um eine nicht reaktive Umgebung für die Metallzerstäubung zu schaffen. Manchmal ist die Reaktivität von Stickstoff zu stark, was zur Bildung von Metallnitriden führt.

Darüber hinaus wird flüssiges Argon mit Werkzeugen verwendet, um die kleinsten und zerbrechlichsten Chips zu reinigen.

Wasserstoff

Der Einsatz von Wasserstoff in der Halbleiterherstellung könnte aufgrund der gestiegenen Nachfrage zunehmen. Insbesondere in der Photolithografiephase wird Wasserstoff verwendet, um mit chemischem Zinn zu reagieren und Zinnhydrid zu erzeugen. Zinnhydrid wird benötigt, um sich nicht auf teuren optischen Elementen anzusammeln.

Es wird für die epitaktische Abscheidung von Silizium und Siliziumgermanium im Abscheidungsprozess und auch für die Oberflächenvorbereitung durch Glühprozesse verwendet.

Wasserstoff wird verwendet, um eine neue Oxidschicht zu erzeugen und den vorhandenen Dünnfilm zu modifizieren. Dieser Prozess findet in Umgebungen mit hohem Druck und hohen Temperaturen statt, was bedeutet, dass die Kontrolle von Durchflussrate, Temperatur und Druck sehr wichtig ist.

Darüber hinaus wird Wasserstoff auch in der Dotierungsphase verwendet, um die Zersetzung zu kontrollieren, da das in diesem Prozess verwendete Gas hochgiftig ist. So giftig, dass es in einem Gerät gelagert werden muss, das ein Auslaufen verhindert.

Diboran ist ebenfalls eine Chemikalie, die im Dotierungsprozess verwendet wird. Aufgrund der thermischen Instabilität zersetzt es sich jedoch langsam, sodass zur Stabilisierung Wasserstoff benötigt wird.

Halbleiter im Alltag

Halbleiter werden in allen Arten von Alltagsgeräten wie Computern, Smartphones und Fernsehern verwendet, aber auch in Hochtechnologien wie medizinischer Ausrüstung, Militärsystemen und vielen anderen Anwendungen.

Sie sind Teil unseres täglichen Lebens und wir bemerken sie nicht, weil sie in den Geräten vorhanden sind, die wir täglich verwenden. Ohne Halbleiter wären viele Dinge nicht möglich. Mit der Entwicklung der Halbleitertechnologie werden sie zuverlässiger, intelligenter und kompakter.

Von Kommunikation über Transport bis hin zur Unterhaltung ist dies nur ein kleiner Teil dessen, was Halbleiter für uns geleistet haben. Sie werden zukünftige Technologien und Innovationen vorantreiben und uns Dinge ermöglichen, die wir uns nie hätten vorstellen können.