Hoe gassen worden gebruikt bij de productie van halfgeleiders Nederland

De halfgeleiderindustrie is een enorme mondiale industrie, die elk jaar blijft groeien, wat betekent dat de vraag naar hoogzuivere gassen dienovereenkomstig zal toenemen.

Het hebben van een betrouwbare levering van hoogzuiver gas is essentieel voor de productie van halfgeleiders, vooral in geavanceerde technologieën zoals smartphones en autonome voertuigen.

Het productieproces van geïntegreerde schakelingen is zeer complex, waarbij in alle fasen meer dan 30 verschillende gassen nodig zijn, waardoor het scala aan gebruikte gassen een van de meest gebruikte in welke industrie dan ook is.

Gas is een belangrijk onderdeel van de productie van halfgeleiders, omdat het chemische reacties kan veroorzaken die nodig zijn om de elektrische eigenschappen van halfgeleiders vorm te geven. Vanwege de complexiteit ervan moet het gas dat in elke fase van het productieproces wordt gebruikt nauwkeurig en accuraat zijn om de halfgeleider correct te configureren.

Met de voortdurende ontwikkeling van de halfgeleiderindustrie ontwikkelen zich ook de gassen die in het proces worden gebruikt. Enkele van de gebruikte kerngassen zijn stikstof, zuurstof, argon en waterstof. We zullen hun rol in het productieproces diepgaand bespreken.

Stikstof

Vanwege zijn beschikbaarheid en inertheid is stikstof het kerngas dat in elke stap van het halfgeleiderproductieproces wordt gebruikt, maar het belangrijkste gebruik ervan vindt plaats in de zuiveringsfase. In dit stadium wordt stikstof gebruikt om elk kanaal en leidingnetwerk door te spoelen om eventuele zuurstof uit de machines en gereedschappen te verwijderen, om ze te beschermen tegen andere gassen die het proces kunnen vervuilen.

Bovendien zijn de meeste halfgeleiderfabrieken ter plaatse uitgerust met stikstofgeneratoren vanwege het grote gebruik van stikstof in het hele proces. Belangrijker nog is dat het bij de productie van hightech smartphones en andere technologieën absoluut noodzakelijk is om de kosten laag te houden en tegelijkertijd aan de grote vraag te voldoen.

Je kunt zeggen dat stikstof gereedschappen, ruimtes en leidingen weghoudt van mogelijk vocht, chemische verontreinigingen en deeltjes. Het is een essentieel gas dat tijdens het hele proces van begin tot eind wordt gebruikt. Geen wonder dat ze ter plaatse generatoren installeren.

Zuurstof

Zoals u weet is zuurstof een oxidatiemiddel, dus het is essentieel om een ​​afzettingsreactie teweeg te brengen. Het wordt gebruikt om siliciumoxidelagen te laten groeien voor verschillende elementen in het proces, zoals diffusiemaskers.

Wanneer zuurstof wordt gebruikt voor de productie van halfgeleiders, moet het gas een ultrahoge zuiverheid hebben om te voorkomen dat onzuiverheden de productie en prestaties van het apparaat beïnvloeden.

Tijdens het etsproces wordt ook zuurstof gebruikt om eventueel extra materiaalafval te verwijderen. Het kan ook worden gebruikt om elk etspatroon permanent te maken.

Ten slotte helpt zuurstof ook reactieve gassen te neutraliseren via oxidatiereacties die de productkwaliteit kunnen veranderen. Daarom zorgt zuurstof er net als stikstof voor dat er geen vervuiling optreedt.

argon

Argon wordt voornamelijk gebruikt voor het depositie- en etsproces in de ultraviolette lithografielaser en wordt gebruikt om het kleinste patroon op de halfgeleiderchip te maken.

Tijdens de vervaardiging van de benodigde siliciumwafel wordt argongas gebruikt om het op de wafer gevormde siliciumkristal te beschermen tegen mogelijke reacties met zuurstof en stikstof tijdens het groeiproces bij hoge temperaturen.

Omdat argon ook een zeer inert gas is, wordt het gebruikt om een ​​niet-reactieve omgeving te creëren voor de afzetting van metaal door sputteren. Soms is de reactiviteit van stikstof te sterk, wat zal leiden tot de vorming van metaalnitriden.

Daarnaast wordt bij gereedschappen vloeibaar argon gebruikt om de kleinste en meest kwetsbare spanen schoon te maken.

Waterstof

Het gebruik van waterstof bij de productie van halfgeleiders kan toenemen als gevolg van de grotere vraag. Vooral in de fotolithografische fase wordt waterstof gebruikt om te reageren met chemisch tin om tinhydride te produceren. Tinhydride is nodig om zich niet op te hopen op dure optische elementen.

Het wordt gebruikt voor epitaxiale afzetting van silicium en siliciumgermanium tijdens het afzettingsproces, en ook voor oppervlaktevoorbereiding door middel van een gloeiproces.

Waterstof wordt gebruikt om een ​​nieuwe oxidelaag te creëren om de bestaande dunne film te modificeren. Dit proces vindt plaats in omgevingen met hoge druk en hoge temperaturen, wat betekent dat de controle van de stroomsnelheid, temperatuur en druk erg belangrijk is.

Bovendien wordt waterstof ook gebruikt in de dopingfase om de ontleding onder controle te houden, omdat het gas dat bij dit proces wordt gebruikt zeer giftig is. Zoveel dat ze moeten worden bewaard in een apparaat dat lekkage kan voorkomen.

Diboraan is ook een chemische stof die wordt gebruikt in het dopingproces, maar vanwege thermische instabiliteit zal het langzaam ontleden, dus waterstof is nodig om het te helpen stabiliseren.

Halfgeleiders in het dagelijks leven

Halfgeleiders worden gebruikt in allerlei dagelijkse apparatuur, zoals computers, smartphones, televisies, maar ook in geavanceerde technologieën, zoals medische apparatuur, militaire systemen en vele andere toepassingen.

Ze maken deel uit van ons dagelijks leven en we merken ze niet op, omdat ze voorkomen in de apparaten die we dagelijks gebruiken. Zonder halfgeleiders zullen we veel dingen niet kunnen doen. Met de ontwikkeling van halfgeleidertechnologie zullen ze betrouwbaarder, intelligenter en compacter worden.

Van communicatie, transport en entertainment: dit is slechts een klein deel van wat halfgeleiders voor ons hebben gedaan. Ze zullen toekomstige technologie en innovatie aandrijven, waardoor we dingen kunnen doen die we ons nooit hadden kunnen voorstellen.