Cum se folosesc gazele în fabricarea de semiconductori

Industria semiconductoarelor este o industrie globală imensă, care continuă să crească fiecare an, ceea ce înseamnă că cererea de gaze de mare puretate va crește corespunzător.

A avea o furnizare de încredere de gaze de mare puritate este esențială pentru fabricarea de semiconductori, mai ales în tehnologiile avansate precum telefoanele inteligente și vehiculele autonome.

Procesul de producere a circuitelor integrate este foarte complex, necesitând peste 30 de gaze diferite la toate etapele, ceea ce face gama de gaze folosite una dintre cele mai larg utilizate în orice industrie.

Gazul este o parte importantă a fabricării de semiconductori, deoarece poate produce reacții chimice necesare pentru a modela caracteristicile electrice ale semiconductoarelor. Datorită complexității sale, gazul folosit la fiecare etapă a procesului de fabricație trebuie să fie precis și exact pentru a configura corect semiconductorul.

Cu dezvoltarea continuă a industriei semiconductoare, gazele folosite în proces se dezvoltă și ele. Unele dintre gazele de bază folosite includ nitrogen, oxigen, argon și hidrogen. Vom discuta rolurile lor în procesul de fabricație în profunzime.

Azot

Datorită disponibilității sale și inerței, azotul este gazele principal folosit în fiecare etapă a procesului de fabricație a semiconductoarelor, dar utilizarea sa principală este în etapa de curățenie. În această etapă, azotul este folosit pentru a spala fiecare canal și rețea de conducte pentru a elimina orice oxigen din mașini și unelte, cu scopul de a le proteja de alte gaze care ar putea să contamine procesul.

De asemenea, majoritatea fabricilor de semiconductoare sunt echipate cu generatoare de azot pe locul de muncă din cauza utilizării mari de azot în întregul proces. Mai important, cu producerea telefoanelor inteligente de ultimă generație și a altor tehnologii, este imperativ să se țină costurile mici în timp ce se încearcă să se răspundă cererii ridicate.

Se poate spune că azotul ține uneltele, spațiile și conductele departe de orice umiditate potențială, contaminanți chimici și particule. Este un gaz esențial, care este folosit de la început până la sfârșit al procesului, ceea ce nu este de mirare că instalează generatoare pe locul de muncă.

Oxigen

După cum știți, oxigenul este un oxidant, prin urmare este esențial pentru a produce o reacție de depunere. Este folosit pentru a crește stratul de oxid de siliciu al diferitelor elemente din proces, cum ar fi mascile de difuzie.

Când oxigenul este folosit în fabricarea de semiconductori, gazul trebuie să fie de o puritate ultra-mare pentru a preveni orice impuritate care ar putea afecta producția și performanța dispozitivului.

Pentru procesul de etchare, oxigenul este de asemenea folosit pentru a elimina orice deșeuri suplimentare generate. Poate fi folosit și pentru a face orice model de etchare permanent.

În sfârșit, oxigenul ajută, de asemenea, la neutralizarea gazelor reactice prin reacții de oxidare care pot modifica calitatea produsului. Prin urmare, la fel ca nitrogenul, oxigenul contribuie, de asemenea, la asigurarea faptului că nu are loc nicio poluare.

Argon

Argonul este folosit în principal pentru procesele de depunere și etchare în laserul de litografie ultraviolettă și este folosit pentru a crea cel mai mic model pe chip-ul de semiconductor.

În timpul fabricației plăcii de siliciu necesare, se utilizează gazul argon pentru a proteja cristalul de siliciu format pe placa de orice reacție potențială cu oxigenul și azotul în timpul procesului de creștere la temperaturi ridicate.

Deoarece argonul este de asemenea un gaz foarte inert, acesta este folosit pentru a oferi un mediu ne-reactiv pentru depunerea prin proiectare a metalelor. Uneori, reactivitatea azotului este prea puternică, ceea ce va duce la formarea de nitride metalice.

În plus, argonul lichid este folosit cu uneltele pentru a curăța cele mai mici și cele mai fragile plăci.

Hidrogen

Utilizarea hidrogenului în fabricarea semiconductoarelor poate să crească datorită unei cereri mai mari. Mai ales în etapa de fotolitografie, hidrogenul este folosit pentru a reacționa cu stânjenul chimic pentru a produce hidruroidul de stânjen. Hidruroidul de stânjen este necesar pentru a nu se acumula pe elementele optice costisitoare.

Este folosit pentru depunerea epitaxială a siliciului și alegermanului de siliciu în procesul de depunere, și de asemenea pentru pregătirea suprafeței prin procesul de anelaj.

Hidrogenul este folosit pentru a crea o nouă strat de oxid care să modifice stratul de film subțire existent. Acest proces are loc în condiții de înaltă presiune și temperaturi ridicate, ceea ce înseamnă că controlul vitezei de curgere, temperaturii și a presiunii este foarte important.

De asemenea, hidrogenul este folosit și la etapa de dopare pentru a ajuta la controlul descompunerii, deoarece gazul folosit în acest proces este extrem de toxic. Astfel încât acestea trebuie stocate într-un dispozitiv care poate preveni scurgerile.

Diboranul este de asemenea un produs chimic folosit în procesul de dopare, dar din cauza instabilității termice, se va descompune treptat, prin urmare este necesar hidrogenul pentru a-l stabilitiza.

Semicoductorii în viața de zi cu zi

Semicoductorii sunt folosiți în toate felurile de echipamente zilnice, cum ar fi computere, smartphone-uri, televizoare, dar și în tehnologii avansate, precum echipamente medicale, sisteme militare și multe alte aplicații.

Ele fac parte din viața noastră de zi cu zi și nu le observăm, deoarece există în dispozitivele pe care le folosim fiecare zi. Fără semiconductori, nu am putea să facem multe lucruri. Cu dezvoltarea tehnologiei de semiconductori, aceștia vor deveni mai de încredere, inteligenti și compacti.

De la comunicare, transport și divertisment, acestea sunt doar o mică parte din ceea ce au făcut semiconductořii pentru noi. Ei vor alimenta tehnologia și inovația viitoare, ne permitând să facem lucruri pe care niciodată nu le-am putut imagina.