كيف تستخدم الغازات في تصنيع أشباه الموصلات

تعد صناعة أشباه الموصلات صناعة عالمية ضخمة ، تستمر في النمو كل عام ، مما يعني أن الطلب على الغازات عالية النقاء سيزداد وفقًا لذلك.

يعد الحصول على إمدادات موثوقة من الغاز عالي النقاء أمرًا ضروريًا لتصنيع أشباه الموصلات ، خاصة في التقنيات المتقدمة مثل الهواتف الذكية والمركبات المستقلة.

تعتبر عملية إنتاج الدوائر المتكاملة معقدة للغاية ، حيث تتطلب أكثر من 30 غازًا مختلفًا في جميع المراحل ، مما يجعل مجموعة الغازات المستخدمة واحدة من أكثر أنواع الغازات المستخدمة على نطاق واسع في أي صناعة.

يعد الغاز جزءًا مهمًا من تصنيع أشباه الموصلات ، لأنه يمكن أن ينتج تفاعلات كيميائية مطلوبة لتشكيل الخصائص الكهربائية لأشباه الموصلات.نظرًا لتعقيده ، يجب أن يكون الغاز المستخدم في كل مرحلة من مراحل عملية التصنيع دقيقًا ودقيقًا لتكوين أشباه الموصلات بشكل صحيح.

مع التطور المستمر لصناعة أشباه الموصلات ، تتطور الغازات المستخدمة في العملية أيضًا.بعض الغازات الأساسية المستخدمة تشمل النيتروجين والأكسجين والأرجون والهيدروجين.سنناقش دورهم في عملية التصنيع بعمق.

نتروجين

النيتروجين هو الغاز الأساسي المستخدم في كل خطوة من عملية تصنيع أشباه الموصلات ، نظرًا لتوافره وخموله ، ولكن استخدامه الرئيسي في مرحلة التطهير.في هذه المرحلة ، يتم استخدام النيتروجين لغسل كل قناة وشبكة أنابيب لإزالة أي أكسجين في الآلات والأدوات ، وذلك لحمايتها من الغازات الأخرى التي قد تلوث العملية.
بالإضافة إلى ذلك ، تم تجهيز معظم مصانع أشباه الموصلات بمولدات النيتروجين في الموقع بسبب الاستخدام الكبير للنيتروجين في العملية برمتها.الأهم من ذلك ، مع إنتاج الهواتف الذكية عالية التقنية والتقنيات الأخرى ، من الضروري الحفاظ على انخفاض التكلفة أثناء محاولة تلبية الطلب المرتفع.
يمكنك القول أن النيتروجين يحافظ على الأدوات والمساحات والأنابيب بعيدًا عن أي رطوبة محتملة وملوثات وجزيئات كيميائية.إنه غاز أساسي ، يتم استخدامه طوال العملية من البداية إلى النهاية ، ولا عجب في سبب تركيب المولدات في الموقع.

الأكسجين

كما تعلم ، فإن الأكسجين مادة مؤكسدة ، لذلك من الضروري إنتاج تفاعل الترسيب.يتم استخدامه لتنمية طبقات أكسيد السيليكون لعناصر مختلفة في العملية ، مثل أقنعة الانتشار.
عند استخدام الأكسجين لتصنيع أشباه الموصلات ، يجب أن يكون الغاز عالي النقاء لمنع أي شوائب من التأثير على إنتاج الجهاز وأدائه.
أثناء عملية الحفر ، يتم استخدام الأكسجين أيضًا لإزالة أي نفايات مواد إضافية متولدة.يمكن استخدامه أيضًا لجعل أي نمط نقش دائمًا.
أخيرًا ، يساعد الأكسجين أيضًا في تحييد الغازات التفاعلية من خلال تفاعلات الأكسدة التي قد تغير جودة المنتج.لذلك ، مثل النيتروجين ، يساعد الأكسجين أيضًا في ضمان عدم حدوث أي تلوث.

أرجون

يستخدم الأرجون بشكل أساسي في عملية الترسيب والحفر في ليزر الطباعة الحجرية فوق البنفسجية ، ويستخدم لعمل أصغر نمط على رقاقة أشباه الموصلات.
أثناء تصنيع رقاقة السيليكون المطلوبة ، يتم استخدام غاز الأرجون لحماية بلورة السيليكون المتكونة على الرقاقة من أي تفاعل محتمل مع الأكسجين والنيتروجين أثناء عملية النمو ذات درجة الحرارة العالية.
نظرًا لأن الأرجون هو أيضًا غاز خامل جدًا ، فإنه يستخدم لتوفير بيئة غير تفاعلية لترسب ترسبات المعادن.في بعض الأحيان يكون تفاعل النيتروجين قويًا جدًا ، مما يؤدي إلى تكوين نيتريد معدني.
بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام الأرجون السائل مع أدوات لتنظيف الرقائق الأصغر والأكثر هشاشة.

هيدروجين

قد يزداد استخدام الهيدروجين في تصنيع أشباه الموصلات بسبب زيادة الطلب.خاصة في مرحلة الليثوغرافيا الضوئية ، يستخدم الهيدروجين للتفاعل مع القصدير الكيميائي لإنتاج هيدريد القصدير.هيدريد القصدير مطلوب حتى لا يتراكم على العناصر البصرية باهظة الثمن.
يتم استخدامه للترسيب فوق المحور من السيليكون والجرمانيوم السليكوني في عملية الترسيب ، وكذلك لتحضير السطح عن طريق عملية التلدين.
يستخدم الهيدروجين لإنشاء طبقة أكسيد جديدة لتعديل الطبقة الرقيقة الموجودة.تحدث هذه العملية في البيئات ذات الضغط العالي ودرجات الحرارة العالية ، مما يعني أن التحكم في معدل التدفق ودرجة الحرارة والضغط مهم جدًا.
بالإضافة إلى ذلك ، يستخدم الهيدروجين أيضًا في مرحلة المنشطات للمساعدة في التحكم في التحلل ، لأن الغاز المستخدم في هذه العملية شديد السمية.الكثير لدرجة أنها بحاجة إلى تخزينها في جهاز يمكن أن يمنع التسرب.
Diborane هو أيضًا مادة كيميائية تستخدم في عملية المنشطات ، ولكن بسبب عدم الاستقرار الحراري ، سوف يتحلل ببطء ، لذلك هناك حاجة إلى الهيدروجين للمساعدة في استقراره.

أشباه الموصلات في الحياة اليومية

تُستخدم أشباه الموصلات في جميع أنواع المعدات اليومية ، مثل أجهزة الكمبيوتر والهواتف الذكية وأجهزة التلفزيون وأيضًا في التقنيات المتقدمة ، مثل المعدات الطبية والأنظمة العسكرية والعديد من التطبيقات الأخرى.
إنها جزء من حياتنا اليومية ولا نلاحظها لأنها موجودة في الأجهزة التي نستخدمها كل يوم.بدون أشباه الموصلات ، لن نكون قادرين على القيام بأشياء كثيرة.مع تطور تكنولوجيا أشباه الموصلات ، ستصبح أكثر موثوقية وذكاء وصغر الحجم.
من الاتصالات والنقل والترفيه ، هذه ليست سوى جزء صغير مما فعلته لنا أشباه الموصلات.سيعملون على تعزيز التكنولوجيا والابتكار في المستقبل ، مما سيمكننا من القيام بأشياء لم نتخيلها من قبل.