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

Los gases de pureza ultraalta son esenciales en toda la cadena de suministro de semiconductores. De hecho, para una fábrica típica, los gases de alta pureza suponen el mayor gasto de material después del propio silicio. A raíz de la escasez mundial de chips, la industria se está expandiendo más rápido que nunca y la demanda de gases de alta pureza está aumentando.

Los gases a granel más utilizados en la fabricación de semiconductores son nitrógeno, helio, hidrógeno y 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 ha llegado a varias industrias como gas inerte rentable.

La industria de los semiconductores es un gran consumidor de nitrógeno. Se espera que una moderna planta de fabricación de semiconductores utilice hasta 50,000 metros cúbicos de nitrógeno por hora. En la fabricación de semiconductores, el nitrógeno actúa como gas de inertización y purga de uso general, protegiendo las sensibles obleas 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 añadida de una alta conductividad térmica. Esto es particularmente útil en la fabricación de semiconductores, ya que le permite conducir eficientemente el calor lejos de los procesos de alta energía y ayudar a protegerlos contra daños térmicos y reacciones químicas no deseadas.

Hidrógeno

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

Recocido: las obleas de silicio generalmente se calientan a altas temperaturas y se enfrían lentamente para reparar (recocer) la estructura cristalina. El hidrógeno se utiliza para transferir calor de manera uniforme a la oblea y ayudar a reconstruir la estructura cristalina.

Epitaxia: el hidrógeno de pureza ultraalta se utiliza como agente reductor en la deposición epitaxial de materiales semiconductores como el silicio y el germanio.

Deposición: El hidrógeno se puede dopar en películas de silicio para desordenar más su estructura atómica, lo que ayuda a aumentar la resistividad.

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

Argón

El argón es otro gas noble, por lo que presenta 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 gas de plasma primario para reacciones de grabado y deposición en la fabricación de semiconductores. Además de esto, el argón también se utiliza en láseres excimer para litografía UV.

Por qué es importante la pureza

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

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

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