Jak gazy są wykorzystywane w produkcji półprzewodników

Przemysł półprzewodnikowy to ogromny globalny przemysł, który rośnie co roku, co oznacza, że popyt na gaz o wysokim stopniu czystości wzrośnie odpowiednio.

Posiadanie niezawodnego dostarczania gazu o wysokim stopniu czystości jest kluczowe dla produkcji półprzewodników, zwłaszcza w zaawansowanych technologiach takich jak smartfony i samochody autonomiczne.

Proces produkcyjny układów zintegrowanych jest bardzo złożony, wymaga ponad 30 różnych gazów we wszystkich fazach, co czyni zakres stosowanych gazów jednym z najszerszych w jakikolwiek przemyśle.

Gaz jest ważnym elementem produkcji półprzewodników, ponieważ może wywoływać reakcje chemiczne niezbędne do kształtowania właściwości elektrycznych półprzewodników. Ze względu na jego złożoność, gaz używany na każdym etapie procesu produkcyjnego musi być dokładny i precyzyjny, aby poprawnie skonfigurować półprzewodnik.

Wraz z ciągłym rozwojem przemysłu półprzewodnikowego rozwijają się również gazy stosowane w procesie. niektóry Niektóre z podstawowych gazów stosowanych obejmują azot, tlen, argon i wodór. Omówimy ich role w procesie produkcyjnym bardziej szczegółowo.

Azot

Ze względu na dostępność i bezczynność, azot jest podstawowym gazem używanym w każdym etapie produkcji półprzewodników, ale jego główne zastosowanie to etap spłukiwania. W tym etapie azot służy do przemywania każdego kanału i sieci rurociągów, aby usunąć tlen z maszyn i narzędzi, chroniąc je przed innymi gazami, które mogą zanieczyścić proces.

Ponadto, większość fabryk półprzewodników wyposażona jest w generatory azotu na miejscu ze względu na dużą ilość azotu wykorzystywanego w całym procesie. Co więcej, z produkcją nowoczesnych smartfonów i innych technologii, jest kluczowe utrzymanie niskich kosztów, jednocześnie starając się spełnić wysokie zapotrzebowanie.

Można powiedzieć, że azot chroni narzędzia, przestrzenie i rury przed wszelką potencjalną wilgocią, chemikaliami i cząstkami. Jest to gazu podstawowy, który jest stosowany przez cały proces od początku do końca, co wyjaśnia, dlaczego instalują generatory na miejscu.

Tlen

Jak wiesz, tlen jest utleniaczem, dlatego jest niezbędny do wytworzenia reakcji depozycyjnej. Używany jest do rosnienia warstw tlenku krzemu dla różnych elementów w procesie, takich jak maski dyfuzji.

Gdy tlen jest używany w produkcji półprzewodników, gaz musi mieć ultra-wysoką czystość, aby zapobiec wpływowi jakichkolwiek nieczystości na produkcję i wydajność urządzenia.

W trakcie procesu etczarkowego tlen jest również używany do usuwania dodatkowych odpadów materiałów powstałych. Może również służyć do utrwalenia dowolnego wzoru etczarkowego.

Na koniec, tlen pomaga również neutralizować gazy reaktywne za pomocą reakcji utleniania, które mogą wpływać na jakość produktu. Dlatego, podobnie jak azot, tlen pomaga również zapewnić, że nie występuje zanieczyszczenie.

Argon

Argon jest主要用于depozycji i procesie etczarkowym w ultrafioletem laserze litograficznym, a także służy do tworzenia najmniejszych wzorów na półprzewodnikowym chipie.

Podczas produkcji wymaganego krzemowego płytku wykorzystuje się gaz argon do ochrony krzemowego kryształu utworzonego na płytku przed wszelkimi potencjalnymi reakcjami z tlenem i azotem podczas procesu wzrostu przy wysokich temperaturach.

Ponieważ argon jest również bardzo nieaktywnym gazem, stosuje się go do zapewnienia środowiska bez reakcji dla osadzania metali metodą spalania. Czasami reaktywność azotu jest zbyt silna, co prowadzi do tworzenia się nitruwów metali.

Ponadto, ciekły argon jest używany wraz z narzędziami do czyszczenia najmniejszych i najbardziej kruchych chipów.

Wodór

Użycie wodoru w produkcji półprzewodników może wzrosnąć ze względu na większe zapotrzebowanie. Głównie w fazie fotolitografii, wodór jest stosowany do reakcji z chemicznym cynkiem w celu uzyskania hydrydyny cynku. Hydrydyna cynku jest potrzebna, aby nie nagromadzała się na drogocennych elementach optycznych.

Jest stosowany do epitaksjalnego osadzania krzemu i germanu krzemowego w procesie osadzania oraz do przygotowania powierzchni poprzez proces wykałaczania.

Wodór jest używany do tworzenia nowej warstwy tlenku, aby modyfikować istniejącą cienką płytę. Ten proces odbywa się w środowiskach o wysokim ciśnieniu i temperaturze, co oznacza, że kontrola przepływu, temperatury i ciśnienia jest bardzo ważna.

Ponadto, wodor jest również wykorzystywany w fazie dopełniania, aby pomóc w kontrolowaniu rozkładu, ponieważ gaz stosowany w tym procesie jest wysoko toksyczny. Dlatego muszą być przechowywane w urządzeniu, które może zapobiec przeciekom.

Diboran jest również chemikalnym zastosowanym w procesie dopełniania, ale ze względu na termiczną niestabilność powoli się rozkłada, dlatego potrzebny jest wódór, aby go stabilizować.

Półprzewodniki w życiu codziennym

Półprzewodniki są stosowane we wszelkiego rodzaju sprzęcie codziennym, takim jak komputery, smartfony, telewizory, oraz w zaawansowanych technologiach, takich jak sprzęt medyczny, systemy wojskowe i wiele innych zastosowań.

Są one częścią naszego codziennego życia i nie zwracamy na nie uwagi, ponieważ znajdują się w urządzeniach, które używamy każdego dnia. Bez półprzewodników nie moglibyśmy robić wielu rzeczy. Wraz z rozwojem technologii półprzewodników będą one stawały się coraz bardziej niezawodne, inteligentne i kompaktowe.

Od komunikacji, transportu po rozrywkę, to tylko mała część tego, co półprzewodniki zrobiły dla nas. Będą napędzać przyszłą technologię i innowację, umożliwiając nam robienie rzeczy, o których nigdy byśmy nie pomylili.