¡Divulgación de gases de ultra alta pureza en la fabricación de semiconductores!

Los gases de ultra-alta pureza son esenciales en toda la cadena de suministro de los semiconductores. De hecho, para una fábrica típica, los gases de alta pureza son el mayor gasto en materiales después del propio silicio. En el contexto de la escasez global de chips, la industria está creciendo más rápido que nunca, y la demanda de gases de alta pureza está aumentando.

Los gases en masa más comúnmente utilizados en la fabricación de semiconductores son el nitrógeno, el helio, el hidrógeno y el argón.

Nitrógeno

El nitrógeno constituye el 78% de nuestra atmósfera y es extremadamente abundante. También resulta ser químicamente inerte y no conductor. Como resultado, el nitrógeno se ha incorporado a un número de industrias como un gas inerte costo-efectivo.

La industria de los semiconductores es un gran consumidor de nitrógeno. Se espera que una planta moderna de fabricación de semiconductores utilice hasta 50,000 metros cúbicos de nitrógeno por hora. En la fabricación de semiconductores, el nitrógeno actúa como un gas inerte y purgador de propósito general, protegiendo las delicadas placas de silicio del oxígeno reactivo y la humedad del aire.

Helio

El helio es un gas inerte. Esto significa que, al igual que el nitrógeno, el helio es químicamente inerte, pero también tiene la ventaja adicional de una alta conductividad térmica. Esto es particularmente útil en la fabricación de semiconductores, permitiéndole conducir eficientemente el calor lejos de procesos de alta energía y ayudar a protegerlos de daños térmicos y reacciones químicas no deseadas.

Hidrógeno

El hidrógeno se utiliza extensamente en todo el proceso de fabricación electrónica, y la producción de semiconductores no es una excepción. En particular, el hidrógeno se utiliza para:

Reconstrucción térmica (Annealing): Las obleas de silicio generalmente se calientan a altas temperaturas y se enfrían lentamente para reparar (reconstruir) la estructura cristalina. El hidrógeno se utiliza para transferir el calor uniformemente a la oblea y para ayudar en la reconstrucción de la estructura cristalina.

Epitaxia: El hidrógeno de ultra-alta pureza se utiliza como agente reductor en la deposición epitaxial de materiales semiconductor como el silicio y el germanio.

Depósito: El hidrógeno puede doparse en películas de silicio para hacer su estructura atómica más desordenada, lo que ayuda a aumentar la resistividad.

Limpieza con plasma: El plasma de hidrógeno es particularmente eficaz para eliminar la contaminación de estaño de las fuentes de luz utilizadas en la litografía UV.

Argón

El argón es otro gas noble, por lo que muestra la misma baja reactividad que el nitrógeno y el helio. Sin embargo, la baja energía de ionización del argón lo hace útil en aplicaciones de semiconductores. Debido a su relativa facilidad de ionización, el argón se utiliza comúnmente como el gas de plasma principal para reacciones de etch y deposición en la fabricación de semiconductores. Además de esto, el argón también se utiliza en láseres excimer para la litografía UV.

Por qué la pureza importa

Normalmente, los avances en la tecnología de semiconductores se han logrado mediante el escalado de tamaño, y la nueva generación de tecnología de semiconductores se caracteriza por tamaños de características más pequeños. Esto proporciona múltiples beneficios: más transistores en un volumen dado, corrientes mejoradas, menor consumo de energía y conmutación más rápida.

Sin embargo, a medida que disminuye el tamaño crítico, los dispositivos de semiconductor se vuelven cada vez más sofisticados. En un mundo donde la posición de los átomos individuales importa, los umbrales de tolerancia a fallos son muy ajustados. Como resultado, los procesos modernos de semiconductores requieren gases de proceso con la mayor pureza posible.

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