Hur gaser används i halvledarskapade

Halvledarindustrin är en enorm global industri som fortsätter att växa varje år, vilket betyder att efterfrågan på högrehetiga gaser kommer att öka motsvarande.

Att ha en pålitlig tillförsel av högrehet gas är avgörande för halvledarskapets framställning, särskilt inom avancerade tekniker som smarttelefoner och självkörande fordon.

Processen att producera integrerade kretsar är mycket komplex och kräver mer än 30 olika gaser på alla steg, vilket gör att utbudet av gaser som används är ett av de mest omfattande i någon industri.

Gas är en viktig del av halvledarskapets framställning eftersom den kan orsaka de kemiska reaktionerna som krävs för att formge de elektriska egenskaperna hos halvledare. På grund av dess komplexitet måste gasen som används på varje steg i tillverkningsprocessen vara exakt för att korrekt konfigurera halvledaren.

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

Kväve

Tack vare sin tillgänglighet och inertitet är kväve den centrala gasen som används i varje steg av halvledarskapandeprocessen, men dess huvudsakliga användning är under rensningsfasen. Vid detta stadium används kväve för att spola varje kanal och rörnätverk för att ta bort all syrgas i maskinerna och verktygen, så att de skyddas mot 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 är att, med produktionen av högteknologiska smartphones och andra tekniker, är det nödvändigt att hålla kostnaderna låga samtidigt som man försöker möta den höga efterfrågan.

Man kan säga att kväve håller verktyg, utrymmen och rör fria från alla potentiella fukter, kemiska föroreningar och partiklar. Det är en nödvändig gas som används genom hela processen från början till slutet, vilket inte är överraskande när man ser varför de installerar generatorer på plats.

Syre

Som du vet är syre en oxidant, så det är nödvändigt för att skapa en depositionsreaktion. Det används för att odla silikatoxidlagor för olika element i processen, som till exempel diffusionsmasker.

När syre används för halvledarproduktion måste gasen vara ultrahögrenlig för att förhindra att någon förorening påverkar produktionen och prestationen av enheten.

Under etchingsprocessen används syre också för att ta bort eventuell ytterligare materialavfall som uppstår. Det kan också användas för att göra alla etchningsscheman permanenta.

Slutligen hjälper syre också att neutralisera reaktiva gaser genom oxidationsreaktioner som kan påverka produktkvaliteten. Därför hjälper även syre, precis som kväve, att se till att ingen förorening inträffar.

Argon

Argon används främst för depositions- och etchningsprocessen i den ultrafiolett lithografilasern och används för att skapa den minsta möjliga schemat på halvledarchippen.

Under tillverkningen av den efterfrågade silkeskivan används argon gas för att skydda silkeskristallen som bildas på skivan från eventuella reaktioner med syre och kväve under högtemperaturväxtningsprocessen.

Eftersom argon också är en mycket inaktiv gas används det för att skapa en icke-reaktiv miljö för metallspattningssedimentation. Ibland är kvävets reaktivitet för stark, vilket kan leda till bildandet av metallnitrida.

Utöver detta används flytande argon tillsammans med verktyg för att rengöra de minsta och mest känsliga chippena.

Väte

Användningen av väte i halvledartillverkning kan öka på grund av högre efterfrågan. Särskilt under fotolitografistadiet används väte för att reagera med kemisk tin för att producera tinhydrid. Tinhydrid krävs för att inte akkumulera på dyra optiska element.

Det används för epitaxial sedimentation av silikon och silikongermanium i sedimentationsprocessen och även för ytanförberedelse genom annekaleringsprocessen.

Väte används för att skapa en ny oxidskikt för att modifiera den befintliga tunna filmen. Denna process sker i högtryck och högtemperaturmiljöer, vilket betyder att kontrollen av flöde, temperatur och tryck är mycket viktig.

Utöver detta används även väte i dopningsfasen för att hjälpa till med att kontrollera avbrytningen, eftersom gasen som används i denna process är högst toxisk. Så mycket att de måste lagras i en enhet som kan förebygga läckage.

Diboran är också ett kemikalie som används i dopningsprocessen, men på grund av termisk instabilitet kommer det långsamt att förfalla, så väte behövs för att hjälpa till att stabilisera det.

Halvledare i vardagen

Halvledare används i alla slags dagligvaruutrustning, som datorer, smartphones, televisioner, och också i avancerade tekniker, såsom medicinsk utrustning, militära system och många andra tillämpningar.

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

Från kommunikation, transport och underhållning, detta är bara en liten del av vad halvledare har gjort för oss. De kommer att driva framtida teknik och innovation, vilket låter oss göra saker vi aldrig har kunnat föreställa oss.