Хагас дамжуулагчийн үйлдвэрт аммиакийн хэрэглээ

Аммиак (NH₃), химийн чухал урвалж болохын хувьд үйлдвэрлэлийн янз бүрийн салбарт өргөн хэрэглэгддэг бөгөөд хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлд онцгой үүрэг гүйцэтгэдэг. Аммиак нь хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлийн хэд хэдэн үе шатанд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг, тухайлбал нитрид тунадасжуулах, ион суулгах, допинг хийх, цэвэрлэх, сийлбэрлэх зэрэг үйл явц юм. Энэхүү нийтлэл нь хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлд аммиакийн хэрэглээг судалж, төхөөрөмжийн гүйцэтгэлийг сайжруулах, зардлыг бууруулах, салбарын инновацийг дэмжихэд чухал үүрэг гүйцэтгэж байгааг шинжлэхийн зэрэгцээ тулгарч буй сорилтууд болон ирээдүйн хөгжлийн чиг хандлагын талаар ярилцах болно.

1. Аммиакийн үндсэн шинж чанар ба химийн шинж чанар

Аммиак нь хүчтэй шүлтлэг чанараараа алдартай азот, устөрөгчөөс бүрддэг нэгдэл бөгөөд үйлдвэрлэлийн азотын бордоо үйлдвэрлэхэд түгээмэл байдаг. Аммиак нь өрөөний температурт хий хэлбэрээр оршдог боловч бага температурт шингэрүүлж болох тул өндөр идэвхтэй хийн эх үүсвэр болдог. Хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлд аммиакийн химийн шинж чанар нь түүнийг хэд хэдэн чухал үйл явцын үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг болгодог, ялангуяа химийн уурын хуримтлал (CVD), ион суулгах, цэвэрлэх / сийлбэрлэх үйл ажиллагаа.

Аммиакийн молекулууд нь янз бүрийн металл, цахиур болон бусад материалуудтай урвалд орж нитрид үүсгэх эсвэл допинг үүсгэх боломжтой. Эдгээр урвалууд нь хүссэн нимгэн хальсан материалыг бүрдүүлэхэд тусалдаг төдийгүй материалын цахилгаан, дулаан, механик шинж чанарыг сайжруулж, улмаар хагас дамжуулагчийн технологийг ахиулдаг.

2. Хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлд аммиакийн хэрэглээ

Аммиак нь хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлд, ялангуяа дараах чиглэлээр чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

2.1 Нитридын нимгэн хальсыг буулгах

Орчин үеийн хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлд цахиурын нитрид (Si₃N₄), хөнгөн цагаан нитрид (AlN), титан нитрид (TiN) зэрэг нитридын нимгэн хальсыг хамгаалалтын давхарга, цахилгаан тусгаарлагч давхарга эсвэл дамжуулагч материал болгон өргөн ашигладаг. Эдгээр нитридын хальсыг хуримтлуулах явцад аммиак нь азотын чухал эх үүсвэр болдог.

Химийн уурын хуримтлал (CVD) нь нитридын хальсыг хуримтлуулах хамгийн түгээмэл аргуудын нэг юм.Аммиакөндөр температурт силан (SiH₄) зэрэг хийтэй урвалд орж, цахиурын нитридын хальс үүсгэдэг. Хариулт нь дараах байдалтай байна.

3SiH4+4NH3→Si3N4+12H2

Энэ процессын үр дүнд цахиурын талст гадаргуу дээр жигд цахиурын нитридын давхарга үүсдэг. Аммиак нь тогтвортой азотын эх үүсвэрээр хангадаг бөгөөд тодорхой нөхцөлд бусад хийн эх үүсвэрүүдтэй урвалд орохыг нарийн хянах боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр хальсны чанар, зузаан, жигд байдлыг хянадаг.

Нитридын хальс нь маш сайн дулааны тогтвортой байдал, цахилгаан тусгаарлагч, исэлдэлтийн эсэргүүцэлтэй тул хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлд маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээрийг нэгдсэн хэлхээнд (ICs) тусгаарлагч давхарга, электродын тусгаарлах давхарга, оптоэлектроник төхөөрөмжүүдийн оптик цонх болгон өргөн ашигладаг.

2.2 Ион суулгац ба допинг

Аммиакмөн хагас дамжуулагч материалын допингийн процесст чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Допинг нь хагас дамжуулагч төхөөрөмжийг үйлдвэрлэхэд материалын цахилгаан дамжуулах чанарыг хянахад ашигладаг чухал арга юм. Аммиак нь азотын үр ашигтай эх үүсвэр болохын хувьд ихэвчлэн бусад хийтэй (фосфин PH₃, диборан B₂H₆) хамт ион суулгацаар дамжуулан цахиур, галлийн арсенид (GaAs) зэрэг материалд азот суулгахад ашиглагддаг.

Жишээлбэл, азотын допинг нь цахиурын цахилгаан шинж чанарыг тохируулж, N эсвэл P хэлбэрийн хагас дамжуулагчийг бий болгодог. Азотын допингийн үр дүнтэй процессын үед аммиак нь өндөр цэвэршилттэй азотын эх үүсвэр болж, допингийн концентрацийг нарийн хянах боломжийг олгодог. Энэ нь маш том хэмжээний интеграцийн (VLSI) үйлдвэрлэлд өндөр хүчин чадалтай төхөөрөмжүүдийг жижигрүүлэх, үйлдвэрлэхэд маш чухал юм.

2.3 Цэвэрлэх, сийлбэрлэх

Цэвэрлэх, сийлбэрлэх үйл явц нь хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлийн төхөөрөмжийн гадаргуугийн чанарыг хангах гол түлхүүр юм. Аммиакийг эдгээр процессуудад, ялангуяа плазмын сийлбэр болон химийн цэвэрлэгээнд өргөн ашигладаг.

Плазмын сийлбэрийн үед аммиакийг бусад хийтэй (хлор, Cl₂ гэх мэт) нэгтгэж, вафель гадаргуугаас органик бохирдуулагч, ислийн давхарга, металлын хольцыг арилгахад тусалдаг. Жишээлбэл, аммиак нь хүчилтөрөгчтэй урвалд орж реактив хүчилтөрөгч (O₃ ба O₂ гэх мэт) үүсгэдэг бөгөөд энэ нь гадаргуугийн ислийг үр дүнтэй арилгаж, дараагийн процессуудад тогтвортой байдлыг хангадаг.

Нэмж дурдахад аммиак нь цэвэрлэх явцад уусгагч болж, химийн урвал эсвэл процессын алдаанаас үүссэн ул мөрийн үлдэгдлийг арилгахад тусалдаг бөгөөд ингэснээр вафельний өндөр цэвэршилтийг хадгалдаг.

3. Хагас дамжуулагчийн үйлдвэр дэх аммиакийн давуу тал

Аммиак нь хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлд, ялангуяа дараах чиглэлээр хэд хэдэн давуу талтай.

3.1 Азотын үр ашигтай эх үүсвэр

Аммиак нь азотын атомын тогтвортой, нарийн нийлүүлэлтийг хангадаг үр ашигтай, цэвэр азотын эх үүсвэр бөгөөд нитридын хальс болон допингийн процессыг хадгалдаг. Энэ нь хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлд микро болон нано хэмжээний төхөөрөмж үйлдвэрлэхэд маш чухал юм. Ихэнх тохиолдолд аммиак нь бусад азотын эх үүсвэрийн хий (азотын хий, азотын исэл гэх мэт) -ээс илүү реактив бөгөөд хяналттай байдаг.

3.2 Маш сайн үйл явцын хяналт

Аммиакийн реактив чанар нь янз бүрийн нарийн төвөгтэй процессуудад урвалын хурд, хальсны зузааныг нарийн хянах боломжийг олгодог. Аммиакийн урсгалын хурд, температур, урвалын хугацааг тохируулснаар хальсны зузаан, жигд байдал, бүтцийн шинж чанарыг нарийн хянах боломжтой бөгөөд ингэснээр төхөөрөмжүүдийн гүйцэтгэлийг оновчтой болгодог.

3.3 Зардал хэмнэлттэй, байгаль орчинд ээлтэй байх

Бусад азотын эх үүсвэртэй хийтэй харьцуулахад аммиак нь харьцангуй бага өртөгтэй бөгөөд азотын ашиглалтын үр ашиг өндөртэй тул их хэмжээний хагас дамжуулагч үйлдвэрлэхэд ихээхэн давуу талтай юм. Цаашилбал, аммиакийг дахин боловсруулах, дахин ашиглах технологи улам боловсронгуй болж, байгаль орчинд ээлтэй болоход хувь нэмэр оруулж байна.

4. Аюулгүй байдал ба байгаль орчны сорилтууд

Хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг хэдий ч аммиак нь болзошгүй аюулыг бий болгодог. Өрөөний температурт аммиак нь хий бөгөөд шингэн хэлбэрээрээ маш идэмхий, хортой тул ашиглалтын явцад аюулгүй байдлын хатуу арга хэмжээ авах шаардлагатай.

1. Хадгалалт ба тээвэрлэлт: Аммиакийг бага температурт, өндөр даралтанд хадгалахдаа зориулалтын сав, дамжуулах хоолой ашиглан гоожихоос сэргийлнэ.
2. Үйл ажиллагааны аюулгүй байдал: Хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн шугамын операторууд хүний ​​биед аммиак өртөхөөс сэргийлэхийн тулд нүдний шил, бээлий, хийн маск зэрэг хамгаалалтын хэрэгслийг өмсөх шаардлагатай.
3. Хаягдал хий боловсруулах: Аммиакийн хэрэглээ нь хортой хаягдал хий үүсгэж болзошгүй тул хаягдал хийг цэвэрлэх үр ашигтай систем нь байгаль орчны стандартад нийцсэн байх ёстой.

Хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлийн үйл явц үргэлжилж, төхөөрөмжийн өндөр гүйцэтгэлийн эрэлт хэрэгцээ нэмэгдэхийн хэрээр аммиакийн салбар дахь үүрэг улам бүр нэмэгдэнэ. Энэ нь ялангуяа өндөр нарийвчлалтай нано хэмжээний нэгдсэн хэлхээ, квант тооцоолох чип, дэвшилтэт савлагааны технологид үнэн юм. Нэмж дурдахад байгаль орчны дүрэм журам чангарах тусам аммиакийн ногоон үйлдвэрлэл, дахин боловсруулах технологийг хөгжүүлэх нь салбарын ирээдүйн чухал хүчин зүйл болно.

Хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлд аммиакийн хэрэглээ нь орчин үеийн электроникийн хөгжилд бат бөх суурь болж өгдөг. Үйлдвэрлэлийн үр ашгийг дээшлүүлэх, үйлдвэрлэлийн өртгийг бууруулах, технологийн шинэчлэлийг дэмжихэд түүний үүрэг зайлшгүй чухал юм. Технологи хөгжихийн хэрээр аммиакийн хэрэглээ улам өргөжиж, хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлийг илүү үр ашигтай, байгаль орчны тогтвортой байдалд хөгжүүлэхэд туслах болно.

Аммиак, химийн чухал урвалж болохын хувьд хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нь нитридын хальсыг хуримтлуулах, допинг хийх, цэвэрлэх / сийлбэрлэх процессуудад маш чухал юм. Хагас дамжуулагчийн технологийн дэвшлийг үргэлжлүүлэхийн хэрээр аммиакийн хэрэглээ улам бүр нэмэгдэж, технологийн дэвшилд чухал хувь нэмэр оруулж, хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлийг илүү үр ашигтай, байгаль орчинд ээлтэй чиглэлд хөгжүүлэхэд тусалдаг.