Жарым өткөргүч өнөр жайында аммиакты колдонуу

Аммиак (NH₃), маанилүү химиялык реагент катары, анын ролу жарым өткөргүч өндүрүшүндө өзгөчө чечүүчү болуп, ар кандай өнөр жай тармактарында кеңири таралган колдонмолорго ээ. Аммиак жарым өткөргүчтөрдү өндүрүүнүн бир нече этаптарында, анын ичинде нитриддерди жайгаштыруу, иондук имплантациялоо жана допинг, тазалоо жана оюу процесстеринде маанилүү роль ойнойт. Бул макалада аммиактын жарым өткөргүч өнөр жайында колдонулушу каралат, анын аппараттын иштешин жогорулатуудагы, чыгымдарды азайтуудагы жана өнөр жай инновацияларын жайылтуудагы маанилүү ролу талданат, ошол эле учурда анын алдында турган кыйынчылыктар жана келечектеги өнүгүү тенденциялары талкууланат.

1. Аммиактын негизги касиеттери жана химиялык жүрүм-туруму

Аммиак - азот менен суутектен турган кошулма, анын күчтүү щелочтуулугу менен белгилүү жана көбүнчө өнөр жай азот жер семирткичтерин өндүрүүдө кездешет. Аммиак бөлмө температурасында газ түрүндө бар, бирок төмөн температурада суюлтулгандыктан, аны реактивдүү газ булагы кылат. Жарым өткөргүч өнөр жайында аммиактын химиялык касиеттери аны бир нече маанилүү процесстердин негизги компоненти кылат, айрыкча, химиялык бууларды жайгаштыруу (CVD), ион имплантациялоо жана тазалоо/оюу операцияларында.

Аммиак молекулалары ар кандай металлдар, кремний жана башка материалдар менен реакцияга кирип, нитриддерди түзө алат же аларды допингге айланта алат. Бул реакциялар каалаган жука пленкалуу материалдарды түзүүгө жардам бербестен, материалдардын электрдик, жылуулук жана механикалык касиеттерин жакшыртат, ошону менен жарым өткөргүч технологиясын өркүндөтөт.

2. Жарым өткөргүч өндүрүшүндө аммиактын колдонулушу

Аммиак жарым өткөргүчтөрдү өндүрүүдө, өзгөчө төмөнкү тармактарда маанилүү ролду ойнойт:

2.1 Нитриддик жука пленкаларды жайгаштыруу

Заманбап жарым өткөргүчтөрдү өндүрүүдө кремний нитриди (Si₃N₄), алюминий нитриди (AlN) жана титан нитриди (TiN) сыяктуу нитриддик жука пленкалар коргоочу катмарлар, электрдик изоляциялык катмарлар же өткөргүч материалдар катары кеңири колдонулат. Бул нитриддик пленкаларды жайгаштыруу учурунда аммиак азоттун маанилүү булагы катары кызмат кылат.

Химиялык буу катмары (CVD) нитрид пленкасын түшүрүү үчүн кеңири таралган ыкмалардын бири болуп саналат.Аммиакжогорку температурада силан (SiH₄) сыяктуу газдар менен реакцияга кирип, кремний нитридинин пленкаларын ыдыратат. Реакция төмөнкүчө:

3SiH4+4NH3→Si3N4+12H2

Бул процесс кремний пластинкасынын бетинде бирдей кремний нитридинин катмарынын пайда болушуна алып келет. Аммиак туруктуу азот булагы менен камсыз кылат жана конкреттүү шарттарда башка газ булактары менен реакцияны так көзөмөлдөөгө мүмкүндүк берет, ошону менен пленканын сапатын, калыңдыгын жана бирдейлигин көзөмөлдөйт.

Нитриддик пленкалар мыкты жылуулук туруктуулугуна, электрдик изоляцияга жана кычкылданууга каршылыкка ээ, бул аларды жарым өткөргүчтөрдү өндүрүүдө абдан маанилүү кылат. Алар интегралдык схемаларда (ИК) изоляциялык катмарлар, электроддорду изоляциялоочу катмарлар жана оптоэлектрондук түзүлүштөрдө оптикалык терезелер катары кеңири колдонулат.

2.2 Иондук имплантация жана допинг

Аммиакжарым өткөргүч материалдарды допинг процессинде да маанилүү роль ойнойт. Допинг жарым өткөргүч түзүлүштөрдү жасоодо материалдардын электр өткөрүмдүүлүгүн көзөмөлдөө үчүн колдонулган маанилүү ыкма болуп саналат. Аммиак эффективдүү азот булагы катары көбүнчө башка газдар (мисалы, фосфин PH₃ жана диборан B₂H₆) менен бирге азотту кремний жана галлий арсениди (GaAs) сыяктуу материалдарга ион имплантациялоо аркылуу имплантациялоо үчүн колдонулат.

Мисалы, азот допинг N-тип же P-тип жарым өткөргүчтөрдү түзүү үчүн кремнийдин электрдик касиеттерин жөндөй алат. Натыйжалуу азот допинг процесстери учурунда аммиак жогорку таза азот булагы менен камсыз кылып, допинг концентрациясын так көзөмөлдөөнү камсыз кылат. Бул өтө чоң масштабдагы интеграция (VLSI) өндүрүшүндө жогорку өндүрүмдүүлүктөгү аппараттарды кичирейтүү жана өндүрүү үчүн абдан маанилүү.

2.3 Тазалоо жана оюу

Тазалоо жана оюу процесстери жарым өткөргүч өндүрүшүндөгү аппараттардын беттик сапатын камсыз кылуу үчүн негизги болуп саналат. Аммиак бул процесстерде, атап айтканда, плазманы иштетүүдө жана химиялык тазалоодо кеңири колдонулат.

Плазмалык оюу процессинде аммиакты башка газдар (мисалы, хлор, Cl₂) менен айкалыштырууга болот, бул органикалык булгоочу заттарды, оксид катмарларын жана пластинанын бетинен металл аралашмаларын жок кылууга жардам берет. Мисалы, аммиак кычкылтек менен реакцияга кирип, кычкылтектин реактивдүү түрлөрүн (мисалы, O₃ жана O₂) пайда кылат, алар беттик оксиддерди эффективдүү алып салат жана кийинки процесстерде туруктуулукту камсыз кылат.

Кошумчалай кетсек, аммиак тазалоо процесстеринде эриткич катары иштей алат, химиялык реакциялардан же процесстеги катачылыктардан улам пайда болгон из калдыктарын жок кылууга жардам берет, ошентип вафлидин жогорку тазалыгын сактайт.

3. Жарым өткөргүч өнөр жайдагы аммиактын артыкчылыктары

Аммиак жарым өткөргүчтөрдү өндүрүүдө, айрыкча төмөнкү тармактарда бир нече артыкчылыктарды сунуш кылат:

3.1 Натыйжалуу азот булагы

Аммиак - нитриддик пленкаларды жана допинг процесстерин коюу үчүн азот атомдору менен туруктуу жана так камсыз кылуучу эффективдүү жана таза азот булагы. Бул жарым өткөргүч өндүрүшүндө микро жана нано масштабдагы аппараттарды жасоо үчүн өтө маанилүү. Көп учурларда аммиак башка азот булагы газдарына (мисалы, азот газы же азот оксиддери) караганда реактивдүү жана башкарылуучу болуп саналат.

3.2 Процессти мыкты башкаруу

Аммиактын реактивдүүлүгү ар кандай татаал процесстерде реакциянын ылдамдыгын жана пленканын калыңдыгын так көзөмөлдөөгө мүмкүндүк берет. Аммиактын агымынын ылдамдыгын, температураны жана реакция убактысын жөнгө салуу менен пленкалардын калыңдыгын, бирдейлигин жана структуралык мүнөздөмөлөрүн так көзөмөлдөөгө, ошону менен аппараттардын иштөөсүн оптималдаштырууга болот.

3.3 Эффективдүүлүк жана экологиялык тазалык

Башка азот булагы газдарына салыштырмалуу аммиактын баасы салыштырмалуу төмөн жана азотту колдонуунун жогорку эффективдүүлүгү бар, бул аны жарым өткөргүчтөрдүн масштабдуу өндүрүшүндө абдан пайдалуу кылат. Андан тышкары, аммиакты кайра иштетүү жана кайра иштетүү технологиялары өнүккөн жана анын экологиялык таза болушуна салым кошууда.

4. Коопсуздук жана экологиялык көйгөйлөр

Жарым өткөргүчтөрдү өндүрүүдөгү маанилүү ролуна карабастан, аммиак потенциалдуу коркунучтарды жаратат. Бөлмө температурасында аммиак газ болуп саналат, ал эми суюк түрүндө ал өтө дат жана уулуу болгондуктан, колдонууда коопсуздуктун катуу чараларын талап кылат.

1. Сактоо жана ташуу: Аммиак агып кетпеши үчүн атайын идиштерди жана түтүктөрдү колдонуу менен төмөнкү температурада жана жогорку басымда сакталышы керек.
2. Операциялык коопсуздук: Жарым өткөргүчтөрдү өндүрүү линияларынын операторлору аммиактын адамдын денесине тийүүсүн болтурбоо үчүн көз айнек, колкап жана противогаз сыяктуу коргоочу шаймандарды тагынышы керек.
3. Таштанды газдарды тазалоо: Аммиакты колдонуу зыяндуу калдык газдарды пайда кылышы мүмкүн, андыктан таштандылар экологиялык стандарттарга жооп беришин камсыз кылуу үчүн натыйжалуу калдыктарды тазалоо системалары болушу керек.

Жарым өткөргүчтөрдү өндүрүү процесстери алдыга жылган сайын жана аппараттын жогорку натыйжалуулугуна суроо-талап көбөйгөн сайын, аммиактын өнөр жайдагы ролу өсө берет. Бул өзгөчө жогорку тактыктагы нано масштабдуу интегралдык микросхемаларда, кванттык эсептөө чиптеринде жана алдыңкы пакеттөө технологияларында. Кошумчалай кетсек, айлана-чөйрөнү коргоо эрежелери катаал болгон сайын, аммиакты жашыл өндүрүү жана кайра иштетүү технологияларын өнүктүрүү өнөр жайдын келечеги үчүн маанилүү фактор болуп калат.

Аммиактын жарым өткөргүч өндүрүшүндө колдонулушу заманбап электрониканы өнүктүрүү үчүн бекем негиз түзөт. Анын өндүрүштүн эффективдүүлүгүн жогорулатууда, өндүрүштүн наркын төмөндөтүүдө жана технологиялык инновацияларды жайылтууда ролу өтө маанилүү. Технология өнүккөн сайын аммиактын колдонулушу кеңейип, жарым өткөргүч өнөр жайынын эффективдүүлүгүн жана экологиялык туруктуулугун жогорулатууга жардам берет.

Аммиак, маанилүү химиялык реагент катары, жарым өткөргүчтөрдү өндүрүүдө негизги ролду ойнойт. Бул нитриддик пленкаларды коюу, допинг жана тазалоо/эттинг процесстери үчүн өтө маанилүү. Жарым өткөргүчтөр технологиясын улантуу менен аммиактын колдонулуштары өсүп, технологиялык прогресске олуттуу салым кошуп, жарым өткөргүч өнөр жайын натыйжалуу жана экологиялык жактан таза багытта өнүктүрүүгө жардам берет.