วิธีการใช้ก๊าซในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์

อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์เป็นอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ระดับโลก ซึ่งยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่องทุกปี ซึ่งหมายความว่าความต้องการก๊าซที่มีความบริสุทธิ์สูงจะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย

การจัดหาก๊าซความบริสุทธิ์สูงที่เชื่อถือได้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเทคโนโลยีขั้นสูง เช่น สมาร์ทโฟนและยานยนต์อัตโนมัติ

กระบวนการผลิตวงจรรวมมีความซับซ้อนมาก โดยต้องใช้ก๊าซมากกว่า 30 ชนิดในทุกขั้นตอน ซึ่งทำให้ช่วงของก๊าซที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในอุตสาหกรรมใดๆ

ก๊าซเป็นส่วนสำคัญของการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ เนื่องจากสามารถผลิตปฏิกิริยาเคมีที่จำเป็นต่อการกำหนดลักษณะทางไฟฟ้าของเซมิคอนดักเตอร์ได้เนื่องจากความซับซ้อน ก๊าซที่ใช้ในแต่ละขั้นตอนของกระบวนการผลิตจึงต้องแม่นยำและแม่นยำเพื่อกำหนดค่าเซมิคอนดักเตอร์อย่างถูกต้อง

ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ ก๊าซที่ใช้ในกระบวนการก็กำลังพัฒนาเช่นกันก๊าซแกนกลางบางชนิดที่ใช้ ได้แก่ ไนโตรเจน ออกซิเจน อาร์กอน และไฮโดรเจนเราจะหารือเกี่ยวกับบทบาทของพวกเขาในกระบวนการผลิตในเชิงลึก

ไนโตรเจน

เนื่องจากความพร้อมใช้งานและความเฉื่อย ไนโตรเจนเป็นก๊าซหลักที่ใช้ในแต่ละขั้นตอนของกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ แต่การใช้งานหลักอยู่ในขั้นตอนการล้างในขั้นตอนนี้ ไนโตรเจนถูกใช้เพื่อล้างแต่ละช่องและเครือข่ายท่อเพื่อกำจัดออกซิเจนในเครื่องจักรและเครื่องมือ เพื่อปกป้องพวกเขาจากก๊าซอื่นๆ ที่อาจปนเปื้อนในกระบวนการ
นอกจากนี้ โรงงานเซมิคอนดักเตอร์ส่วนใหญ่มีการติดตั้งเครื่องกำเนิดไนโตรเจนในไซต์งาน เนื่องจากมีการใช้ไนโตรเจนเป็นจำนวนมากในกระบวนการทั้งหมดที่สำคัญกว่านั้น ด้วยการผลิตสมาร์ทโฟนไฮเทคและเทคโนโลยีอื่นๆ จำเป็นต้องรักษาต้นทุนให้ต่ำในขณะที่พยายามตอบสนองความต้องการที่สูง
คุณสามารถพูดได้ว่าไนโตรเจนเก็บเครื่องมือ ช่องว่าง และท่อให้ห่างจากความชื้น สารเคมีปนเปื้อน และอนุภาคใดๆ ที่อาจเกิดขึ้นเป็นก๊าซที่จำเป็นซึ่งใช้ตลอดกระบวนการตั้งแต่ต้นจนจบ ซึ่งไม่น่าแปลกใจเลยว่าทำไมพวกเขาถึงติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ไซต์งาน

ออกซิเจน

ดังที่คุณทราบ ออกซิเจนเป็นสารออกซิแดนท์ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องสร้างปฏิกิริยาการสะสมตัวใช้สำหรับปลูกชั้นซิลิกอนออกไซด์สำหรับองค์ประกอบต่างๆ ในกระบวนการ เช่น หน้ากากแบบกระจาย
เมื่อใช้ออกซิเจนในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ก๊าซจะต้องมีความบริสุทธิ์สูงเป็นพิเศษเพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งเจือปนส่งผลกระทบต่อการผลิตและประสิทธิภาพของอุปกรณ์
ในระหว่างกระบวนการแกะสลัก ออกซิเจนยังถูกใช้เพื่อกำจัดของเสียเพิ่มเติมที่เกิดขึ้นนอกจากนี้ยังสามารถใช้ทำลวดลายการแกะสลักแบบถาวรได้อีกด้วย
สุดท้าย ออกซิเจนยังช่วยทำให้ก๊าซปฏิกิริยาเป็นกลางผ่านปฏิกิริยาออกซิเดชันที่อาจเปลี่ยนคุณภาพของผลิตภัณฑ์ดังนั้นเช่นเดียวกับไนโตรเจน ออกซิเจนยังช่วยให้มั่นใจว่าไม่มีมลพิษเกิดขึ้น

อาร์กอน

อาร์กอนส่วนใหญ่จะใช้สำหรับกระบวนการทับถมและการแกะสลักในเลเซอร์อัลตราไวโอเลตพิมพ์หิน และใช้เพื่อสร้างลวดลายที่เล็กที่สุดบนชิปเซมิคอนดักเตอร์
ในระหว่างการผลิตแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนที่จำเป็น ก๊าซอาร์กอนถูกใช้เพื่อปกป้องผลึกซิลิกอนที่เกิดขึ้นบนแผ่นเวเฟอร์จากปฏิกิริยาที่อาจเกิดขึ้นกับออกซิเจนและไนโตรเจนในระหว่างกระบวนการเติบโตที่อุณหภูมิสูง
เนื่องจากอาร์กอนยังเป็นก๊าซเฉื่อยมาก มันถูกใช้เพื่อจัดเตรียมสภาพแวดล้อมที่ไม่ทำปฏิกิริยาสำหรับการสะสมสปัตเตอร์ของโลหะบางครั้งปฏิกิริยาของไนโตรเจนนั้นแรงเกินไป ซึ่งจะนำไปสู่การก่อตัวของโลหะไนไตรด์
นอกจากนี้ อาร์กอนเหลวยังใช้กับเครื่องมือในการทำความสะอาดเศษที่เล็กที่สุดและเปราะบางที่สุด

ไฮโดรเจน

การใช้ไฮโดรเจนในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์อาจเพิ่มขึ้นเนื่องจากความต้องการที่สูงขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งในขั้นตอนการโฟโตลิโทกราฟี ไฮโดรเจนถูกใช้เพื่อทำปฏิกิริยากับดีบุกเคมีเพื่อผลิตทินไฮไดรด์ต้องใช้ทินไฮไดรด์เพื่อไม่ให้สะสมบนองค์ประกอบออปติคัลที่มีราคาแพง
มันถูกใช้สำหรับการสะสม epitaxial ของซิลิกอนและซิลิกอนเจอร์เมเนียมในกระบวนการทับถม และสำหรับการเตรียมพื้นผิวโดยกระบวนการหลอม
ไฮโดรเจนถูกใช้เพื่อสร้างชั้นออกไซด์ใหม่เพื่อแก้ไขฟิล์มบางที่มีอยู่กระบวนการนี้เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีความดันสูงและอุณหภูมิสูง ซึ่งหมายความว่าการควบคุมอัตราการไหล อุณหภูมิ และความดันเป็นสิ่งสำคัญมาก
นอกจากนี้ ไฮโดรเจนยังถูกใช้ในขั้นตอนยาสลบเพื่อช่วยควบคุมการสลายตัว เนื่องจากก๊าซที่ใช้ในกระบวนการนี้มีความเป็นพิษสูงมากมายจนต้องเก็บไว้ในอุปกรณ์ที่สามารถป้องกันการรั่วซึมได้
Diborane ยังเป็นสารเคมีที่ใช้ในกระบวนการเติมสารด้วย แต่เนื่องจากความไม่เสถียรทางความร้อน สารดังกล่าวจะค่อยๆ สลายตัว ดังนั้นจำเป็นต้องใช้ไฮโดรเจนเพื่อช่วยให้เสถียร

สารกึ่งตัวนำในชีวิตประจำวัน

เซมิคอนดักเตอร์ใช้ในอุปกรณ์ประจำวันทุกประเภท เช่น คอมพิวเตอร์ สมาร์ทโฟน โทรทัศน์ และเทคโนโลยีขั้นสูง เช่น อุปกรณ์ทางการแพทย์ ระบบทหาร และการใช้งานอื่นๆ อีกมากมาย
พวกเขาเป็นส่วนหนึ่งของชีวิตประจำวันของเราและเราไม่สังเกตเห็นเพราะพวกเขามีอยู่ในอุปกรณ์ที่เราใช้ทุกวันหากไม่มีเซมิคอนดักเตอร์ เราก็ไม่สามารถทำอะไรได้มากมายด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ พวกเขาจะมีความน่าเชื่อถือ ชาญฉลาด และกะทัดรัดมากขึ้น
จากการสื่อสาร การคมนาคมขนส่ง และความบันเทิง สิ่งเหล่านี้เป็นเพียงส่วนเล็กๆ ที่เซมิคอนดักเตอร์ได้ทำเพื่อเราสิ่งเหล่านี้จะขับเคลื่อนเทคโนโลยีและนวัตกรรมในอนาคต ทำให้เราสามารถทำสิ่งที่เราไม่เคยคาดคิดมาก่อน