Истифодаи аммиак дар саноати нимноқилҳо

Аммиак (NH₃), ҳамчун реагенти муҳими кимиёвӣ, дар соҳаҳои гуногуни саноат татбиқи васеъ дорад ва нақши он дар истеҳсоли нимноқилҳо махсусан муҳим аст. Аммиак дар якчанд марҳилаҳои истеҳсоли нимноқилҳо, аз ҷумла таҳшин кардани нитридҳо, имплантатсияи ионҳо ва допинг, тозакунӣ ва коркарди ҷараёнҳо нақши муҳим мебозад. Ин мақола ба татбиқи аммиак дар саноати нимноқилҳо, таҳлили нақши муҳими он дар баланд бардоштани самаранокии дастгоҳ, кам кардани хароҷот ва пешбурди инноватсионии саноат, инчунин баррасии мушкилот ва тамоюлҳои рушди ояндаи он хоҳад буд.

1. Хусусиятҳои асосӣ ва рафтори химиявии аммиак

Аммиак як пайвастагиест, ки аз нитроген ва гидроген иборат аст, ки бо ишқории қавӣ маълум аст ва одатан дар истеҳсоли нуриҳои нитрогении саноатӣ пайдо мешавад. Аммиак ҳамчун газ дар ҳарорати хонагӣ мавҷуд аст, аммо онро дар ҳарорати паст моеъ кардан мумкин аст, ки онро манбаи гази хеле реактивӣ месозад. Дар саноати нимноқилҳо, хосиятҳои кимиёвии аммиак онро як ҷузъи асосии якчанд равандҳои муҳим, махсусан дар таҳшини буғи кимиёвӣ (CVD), имплантатсияи ионҳо ва амалиёти тозакунӣ / абрешим месозад.

Молекулаҳои аммиак метавонанд бо металлҳои гуногун, кремний ва дигар маводҳо реаксия карда, нитридҳо ё допингро ба вуҷуд оранд. Ин реаксияҳо на танҳо ба ташаккули маводи лоғарии дилхоҳ кӯмак мекунанд, балки инчунин хосиятҳои электрикӣ, гармӣ ва механикии маводҳоро беҳтар мекунанд ва ба ин васила технологияи нимноқилҳоро пеш мебаранд.

2. Истифодаи аммиак дар истеҳсоли нимноқилҳо

Аммиак дар истеҳсоли нимноқилҳо, махсусан дар соҳаҳои зерин нақши муҳим мебозад:

2.1 Ҷойгиркунии қабатҳои тунуки нитридӣ

Дар истеҳсоли муосири нимноқилҳо, плёнкаҳои тунуки нитридӣ, аз қабили нитриди кремний (Si₃N₄), нитриди алюминий (AlN) ва нитриди титан (TiN) ҳамчун қабатҳои муҳофизатӣ, қабатҳои изолятсияи электрикӣ ё маводи гузаронанда васеъ истифода мешаванд. Ҳангоми ҷойгиркунии ин филмҳои нитридӣ аммиак ҳамчун манбаи муҳими нитроген хизмат мекунад.

Ҷойгиркунии буғи кимиёвӣ (CVD) яке аз усулҳои маъмултарини таҳшин кардани филми нитридӣ мебошад.Аммиакбо газҳо ба монанди силан (SiH₄) дар ҳарорати баланд реаксия карда, плёнкаҳои нитриди кремнийро таҷзия мекунанд. Реаксия чунин аст:

3SiH4+4NH3→Si3N4+12H2

Ин раванд боиси ташаккули қабати якхелаи нитриди кремний дар сатҳи вафли кремний мегардад. Аммиак манбаи устувори нитрогенро таъмин мекунад ва имкон медиҳад, ки реаксияро бо дигар манбаъҳои газ дар шароити мушаххас назорат карда, сифат, ғафсӣ ва якрангии плёнкаро назорат кунад.

Плёнкаҳои нитридӣ дорои устувории аълои гармӣ, изолятсияи электрикӣ ва муқовимати оксидшавӣ мебошанд, ки онҳоро дар истеҳсоли нимноқилҳо хеле муҳим мекунанд. Онҳо ба таври васеъ дар микросхемаҳои интегралӣ (IC) ҳамчун қабатҳои изолятсия, қабатҳои изолятсияи электродҳо ва тирезаҳои оптикӣ дар дастгоҳҳои оптоэлектронӣ истифода мешаванд.

2.2 Имплантатсияи ион ва допинг

Аммиакинчунин дар процесси допинги материалхои нимнокил роли калон мебозад. Допинг як усули муҳимест, ки барои назорат кардани гузариши барқи мавод дар истеҳсоли дастгоҳҳои нимноқил истифода мешавад. Аммиак ҳамчун манбаи самараноки нитроген, аксар вақт дар якҷоягӣ бо газҳои дигар (ба монанди фосфин PH₃ ва диборан B₂H₆) барои имплантатсияи нитроген ба маводҳо ба монанди кремний ва арсениди галлий (GaAs) тавассути имплантатсияи ион истифода мешавад.

Масалан, допинги нитроген метавонад хосиятҳои электрикии кремнийро танзим кунад, то нимноқилҳои навъи N ё P-ро эҷод кунад. Ҳангоми равандҳои самараноки допинги нитроген, аммиак манбаи нитрогени тозаро таъмин намуда, назорати дақиқи консентратсияи допингро таъмин мекунад. Ин барои миниатюризатсия ва истеҳсоли дастгоҳҳои баландсифат дар истеҳсолоти ҳамгироии хеле калон (VLSI) муҳим аст.

2.3 Тозакунӣ ва тозакунӣ

Равандҳои тозакунӣ ва сӯзишворӣ калиди таъмини сифати сатҳи дастгоҳҳо дар истеҳсоли нимноқилҳо мебошанд. Аммиак дар ин равандҳо, махсусан дар коркарди плазма ва тозакунии кимиёвӣ васеъ истифода мешавад.

Ҳангоми коркарди плазма аммиакро бо газҳои дигар (ба монанди хлор, Cl₂) муттаҳид кардан мумкин аст, то барои тоза кардани ифлоскунандагони органикӣ, қабатҳои оксид ва ифлосиҳои металлӣ аз сатҳи вафлис кӯмак кунад. Масалан, аммиак бо оксиген реаксия карда, намудҳои реактивии оксигенро (ба монанди O₃ ва O₂) ба вуҷуд меорад, ки оксидҳои рӯизаминиро самаранок хориҷ мекунанд ва устувориро дар равандҳои минбаъда таъмин мекунанд.

Илова бар ин, аммиак метавонад ҳамчун ҳалкунанда дар равандҳои тозакунӣ амал кунад ва барои нест кардани пасмондаҳои дар натиҷаи реаксияҳои кимиёвӣ ё хатогиҳои раванд ба вуҷуд омада кӯмак кунад ва ҳамин тариқ тозагии баланди вафлиро нигоҳ дорад.

3. Афзалиятҳои аммиак дар саноати нимноқилҳо

Аммиак дар истеҳсоли нимноқилҳо, махсусан дар соҳаҳои зерин як қатор бартариҳоро пешниҳод мекунад:

3.1 Манбаи нитроген самаранок

Аммиак манбаи муассир ва тозаи нитроген мебошад, ки таъмини устувор ва дақиқи атомҳои нитрогенро барои таҳшиншавии плёнкаҳои нитридӣ ва равандҳои допинг таъмин мекунад. Ин барои сохтани дастгоҳҳои микро ва наномикёс дар истеҳсоли нимноқилҳо муҳим аст. Дар бисёр мавридҳо аммиак нисбат ба дигар газҳои манбаи нитроген (ба монанди гази нитроген ё оксиди нитроген) реактивтар ва идорашаванда аст.

3.2 Назорати аълои раванд

Реактивии аммиак ба он имкон медиҳад, ки суръати реаксия ва ғафсии филмро дар равандҳои гуногуни мураккаб дақиқ назорат кунад. Ба воситаи танзими суръати ҷараёни аммиак, ҳарорат ва вақти реаксия ғафсӣ, якрангӣ ва характеристикаҳои сохтории плёнкаҳоро дақиқ назорат кардан мумкин аст ва ба ин васила кори дастгоҳҳоро оптимизатсия кардан мумкин аст.

3.3 Самаранокии хароҷот ва дӯстона ба муҳити зист

Дар муқоиса бо дигар газҳои манбаи нитроген, аммиак арзиши нисбатан паст дорад ва дорои самаранокии баланди истифодаи нитроген мебошад, ки онро дар истеҳсоли миқёси бузурги нимноқилҳо хеле муфид мегардонад. Ғайр аз он, технологияҳои коркарди такрории аммиак ва истифодаи такрории аммиак бештар пешрафта шуда, ба муҳити зисти он мусоидат мекунанд.

4. Мушкилоти бехатарӣ ва муҳити зист

Сарфи назар аз нақши муҳимаш дар истеҳсоли нимноқилҳо, аммиак хатарҳои эҳтимолиро ба бор меорад. Дар ҳарорати хона аммиак газ буда, дар шакли моеъи он хеле зангзананда ва заҳролуд буда, ҳангоми истифода чораҳои қатъии бехатариро талаб мекунад.

1. Нигоҳдорӣ ва интиқол: Аммиак бояд дар ҳарорати паст ва фишори баланд бо истифода аз зарфҳои махсус ва қубурҳо нигоҳ дошта шавад, то ки аз хуруҷи он пешгирӣ карда шавад.
2. Бехатарии амалиёт: Операторони хатҳои истеҳсоли нимноқилҳо бояд таҷҳизоти муҳофизатӣ, аз қабили айнак, дастпӯшак ва противогаз пӯшанд, то аз таъсири аммиак ба бадани инсон пешгирӣ кунанд.
3. Коркарди гази партовхо: Истифодаи аммиак метавонад газҳои партовҳои зарароварро ба вуҷуд орад, аз ин рӯ бояд системаҳои самараноки коркарди гази партовҳо вуҷуд дошта бошанд, то партовҳо ба стандартҳои экологӣ мувофиқат кунанд.

Вақте ки равандҳои истеҳсоли нимноқилҳо пеш мераванд ва талабот ба кори баландтари дастгоҳ меафзояд, нақши аммиак дар саноат афзоиш хоҳад ёфт. Ин махсусан ба микросхемаҳои интегралии наномикёси дақиқ, микросхемаҳои ҳисоббарории квантӣ ва технологияҳои пешрафтаи бастабандӣ дахл дорад. Илова бар ин, бо сахттар шудани қоидаҳои экологӣ, рушди истеҳсоли сабзтар ва технологияҳои коркарди аммиак омили муҳим дар ояндаи саноат хоҳад шуд.

Татбики аммиак дар саноати нимнокилхо барои инкишофи электроникаи хозиразамон заминаи мустахкам ба вучуд меоварад. Нақши он дар баланд бардоштани самаранокии истеҳсолот, кам кардани хароҷоти истеҳсолот ва пешбурди навовариҳои технологӣ муҳим аст. Бо пешрафти технология, татбиқи аммиак тавсеа хоҳад ёфт ва ба саноати нимноқилҳо дар пешрафти бештар ба самти самаранокӣ ва устувории муҳити зист кӯмак мекунад.

Аммиак, хамчун реактиви мухими химиявй дар истехсоли нимноқилҳо нақши муҳим мебозад. Он барои таҳшин кардани филмҳои нитридӣ, допинг ва равандҳои тозакунӣ/эттинг муҳим аст. Бо пешрафти идомаи технологияи нимноқилҳо, татбиқи аммиак афзоиш меёбад, ки дар пешрафти технологӣ саҳми назаррас мегузорад ва ба саноати нимноқилҳо дар самти самараноктар ва аз ҷиҳати экологӣ тоза мусоидат мекунад.