Hur gaser används i halvledartillverkning Sverige

Halvledarindustrin är en enorm global industri, som fortsätter att växa varje år, vilket innebär att efterfrågan på högrena gaser kommer att öka i motsvarande mån.

Att ha en pålitlig försörjning av gas med hög renhet är avgörande för tillverkning av halvledarprodukter, särskilt i avancerad teknik som smarta telefoner och autonoma fordon.

Processen att producera integrerade kretsar är mycket komplex och kräver mer än 30 olika gaser i alla steg, vilket gör utbudet av gaser som används till en av de mest använda i någon bransch.

Gas är en viktig del av halvledartillverkning, eftersom den kan producera kemiska reaktioner som krävs för att forma de elektriska egenskaperna hos halvledare. På grund av dess komplexitet måste gasen som används i varje steg av tillverkningsprocessen vara exakt och korrekt för att konfigurera halvledaren korrekt.

Med den kontinuerliga utvecklingen av halvledarindustrin utvecklas även gaserna som används i processen. Några av kärngaserna som används inkluderar kväve, syre, argon och väte. Vi kommer att diskutera deras roller i tillverkningsprocessen på djupet.

kväve

På grund av dess tillgänglighet och tröghet är kväve kärngasen som används i varje steg av halvledartillverkningsprocessen, men dess huvudsakliga användning är i reningssteget. I detta skede används kväve för att spola varje kanal och rörnät för att avlägsna eventuellt syre i maskiner och verktyg, för att skydda dem från andra gaser som kan förorena processen.

Dessutom är de flesta halvledarfabriker utrustade med kvävegeneratorer på plats på grund av den stora användningen av kväve i hela processen. Ännu viktigare, med produktionen av högteknologiska smartphones och annan teknik är det absolut nödvändigt att hålla kostnaderna låga samtidigt som man försöker möta den höga efterfrågan.

Man kan säga att kväve håller verktyg, utrymmen och rör borta från eventuell fukt, kemiska föroreningar och partiklar. Det är en essentiell gas, som används under hela processen från början till slut, vilket inte är konstigt varför de installerar generatorer på plats.

Syrgas

Som ni vet är syre en oxidant, så det är viktigt att producera en nedfallsreaktion. Den används för att odla kiseloxidskikt för olika element i processen, såsom diffusionsmasker.

När syre används för halvledartillverkning måste gasen vara ultrahög renhet för att förhindra att föroreningar påverkar enhetens produktion och prestanda.

Under etsningsprocessen används syre också för att avlägsna eventuellt ytterligare materialavfall som genereras. Den kan också användas för att göra vilket etsningsmönster som helst permanent.

Slutligen hjälper syre också till att neutralisera reaktiva gaser genom oxidationsreaktioner som kan förändra produktkvaliteten. Därför bidrar syre, precis som kväve, till att säkerställa att ingen förorening uppstår.

argon

Argon används främst för avsättning och etsning i ultraviolett litografilaser och används för att göra det minsta mönstret på halvledarchippet.

Under tillverkningen av den erforderliga kiselskivan används argongas för att skydda kiselkristallen som bildas på skivan från eventuell reaktion med syre och kväve under högtemperaturtillväxtprocessen.

Eftersom argon också är en mycket inert gas, används den för att tillhandahålla en icke-reaktiv miljö för metallförstoftning. Ibland är kvävets reaktivitet för stark, vilket leder till bildning av metallnitrider.

Dessutom används flytande argon med verktyg för att rengöra de minsta och ömtåliga spånen.

Väte

Användningen av väte i halvledartillverkning kan öka på grund av högre efterfrågan. Speciellt i fotolitografisteget används väte för att reagera med kemiskt tenn för att producera tennhydrid. Tennhydrid krävs för att inte ackumuleras på dyra optiska element.

Den används för epitaxiell avsättning av kisel och kiselgermanium i deponeringsprocessen, och även för ytförberedelse genom glödgningsprocess.

Väte används för att skapa ett nytt oxidskikt för att modifiera den befintliga tunna filmen. Denna process sker i högtrycks- och högtemperaturmiljöer, vilket innebär att kontrollen av flöde, temperatur och tryck är mycket viktig.

Dessutom används väte också i dopningsstadiet för att hjälpa till att kontrollera nedbrytningen, eftersom gasen som används i denna process är mycket giftig. Så många att de behöver förvaras i en enhet som kan förhindra läckage.

Diboran är också en kemikalie som används i dopningsprocessen, men på grund av termisk instabilitet kommer den långsamt att sönderdelas, så väte behövs för att stabilisera den.

Halvledare i det dagliga livet

Halvledare används i all slags daglig utrustning, såsom datorer, smartphones, tv-apparater och även i avancerad teknik, såsom medicinsk utrustning, militära system och många andra applikationer.

De är en del av vårt dagliga liv och vi märker dem inte eftersom de finns i de enheter vi använder varje dag. Utan halvledare kommer vi inte att kunna göra många saker. Med utvecklingen av halvledarteknik kommer de att bli mer pålitliga, intelligenta och kompakta.

Från kommunikation, transport och underhållning är dessa bara en liten del av vad halvledare har gjort för oss. De kommer att driva framtida teknik och innovation, vilket gör det möjligt för oss att göra saker vi aldrig har föreställt oss.