Les gaz ultra-hauts de pureté sont essentiels dans toute la chaîne d'approvisionnements de semi-conducteur. En fait, pour des gaz ouvriers et de grande pureté typiques sont les plus grandes dépenses matérielles après silicium elle-même. À la suite de la pénurie globale de puce, l'industrie augmente plus rapidement que jamais - et la demande des gaz de grande pureté augmente.
Les gaz en vrac les plus utilisés généralement à la fabrication de semi-conducteur sont azote, hélium, hydrogène et argon.
Azote
L'azote compose 78% de notre atmosphère et est extrêmement abondant. Il s'avère justement également être chimiquement inerte et non-conducteur. En conséquence, l'azote a réussi à pénétrer son un certain nombre d'industries comme gaz inerte rentable.
L'industrie de semi-conducteur est un consommateur important de l'azote. On s'attend à ce qu'une usine moderne de semi-conducteur emploie jusqu'à 50 000 mètres cubes d'azote par heure. À la fabrication de semi-conducteur, l'azote agit en tant que neutralisation d'usage universel et gaz de purge, protégeant les gaufrettes de silicium sensibles contre l'oxygène et l'humidité réactifs dans le ciel.
Hélium
L'hélium est un gaz inerte. Ceci signifie que, comme l'azote, l'hélium est chimiquement inerte - mais il a également l'avantage supplémentaire de la conduction thermique élevée. C'est particulièrement utile à la fabrication de semi-conducteur, lui permettant de conduire efficacement la chaleur à partir des processus de grande énergie et d'aider à les protéger contre des dommages thermiques et des réactions chimiques non désirées.
Hydrogène
De l'hydrogène est employé intensivement dans tout le processus de fabrication de l'électronique, et la production de semi-conducteur n'est aucune exception. En particulier, de l'hydrogène est employé pour :
Recuit : Des gaufrettes de silicium sont typiquement chauffées aux hautes températures et se sont lentement refroidies pour réparer (recuire) la structure cristalline. De l'hydrogène est employé pour transférer la chaleur même à la gaufrette et pour aider à reconstruire la structure cristalline.
Épitaxie : De l'hydrogène ultra-haut de pureté est employé comme agent réducteur dans le dépôt épitaxial des matériaux de semi-conducteur tels que le silicium et le germanium.
Dépôt : De l'hydrogène peut être enduit dans des films de silicium pour rendre leur structure atomique plus désordonnée, aidant à augmenter la résistivité.
Nettoyage de plasma : Le plasma d'hydrogène est particulièrement efficace en enlevant la contamination de bidon des sources lumineuses utilisées en lithographie UV.
L'argon
L'argon est un autre gaz noble, ainsi il montre la même basse réactivité que l'azote et l'hélium. Cependant, la basse énergie d'ionisation d'argon le rend utile dans des applications de semi-conducteur. En raison de sa facilité relative d'ionisation, l'argon est utilisé généralement en tant que le gaz primaire de plasma pour gravure à l'eau forte et réactions de dépôt à la fabrication de semi-conducteur. En plus de ceci, l'argon est également employé dans des lasers d'excimère pour la lithographie UV.
Pourquoi sujets de pureté
Typiquement, des avances en technologie des semiconducteurs ont été réalisées par la graduation de taille, et la nouvelle génération de la technologie des semiconducteurs est caractérisée par de plus petites tailles de caractéristique. Ceci rapporte les avantages multiples : plus de transistors en volume donné, courants améliorés, consommation de puissance faible et commutation plus rapide.
Cependant, comme diminutions de taille critique, les dispositifs de semi-conducteur deviennent de plus en plus sophistiqués. Dans un monde où la position de différents sujets d'atomes, seuils de tolérance de fautes sont très serrée. En conséquence, les processus modernes de semi-conducteur exigent les gaz de processus avec la pureté plus élevée possible.
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