Utilisation des gaz dans la fabrication de semi-conducteurs

L'industrie des semi-conducteurs est une industrie mondiale de grande envergure qui continue de croître chaque année, ce qui signifie que la demande de gaz à haute pureté augmentera en conséquence.

Avoir une approvisionnement fiable en gaz de haute pureté est essentiel pour la fabrication de semi-conducteurs, surtout dans les technologies avancées comme les smartphones et les véhicules autonomes.

Le processus de production des circuits intégrés est très complexe, nécessitant plus de 30 gaz différents à toutes les étapes, ce qui en fait l'une des gammes de gaz les plus largement utilisées dans n'importe quelle industrie.

Le gaz est une partie importante de la fabrication des semi-conducteurs, car il peut produire les réactions chimiques nécessaires pour façonner les caractéristiques électriques des semi-conducteurs. En raison de sa complexité, le gaz utilisé à chaque étape du processus de fabrication doit être précis et exact pour configurer correctement le semi-conducteur.

Avec le développement continu de l'industrie des semi-conducteurs, les gaz utilisés dans le processus évoluent également. Certains des gaz de base utilisés incluent l'azote, l'oxygène, l'argon et l'hydrogène. Nous discuterons en profondeur de leurs rôles dans le processus de fabrication.

Azote

En raison de sa disponibilité et de son inertie, l'azote est le gaz de base utilisé à chaque étape du processus de fabrication des semi-conducteurs, mais son utilisation principale est lors de l'étape de purge. À ce stade, l'azote est utilisé pour vider chaque canal et réseau de tuyauterie afin d'éliminer tout l'oxygène dans les machines et outils, afin de les protéger des autres gaz qui pourraient contaminer le processus.

De plus, la plupart des usines de semi-conducteurs sont équipées de générateurs d'azote sur place en raison de l'utilisation importante d'azote dans l'ensemble du processus. Plus important encore, avec la production de smartphones haute technologie et d'autres technologies, il est impératif de maintenir les coûts bas tout en essayant de répondre à la forte demande.

On peut dire que l'azote protège les outils, les espaces et les tuyaux de toute humidité potentielle, contaminants chimiques et particules. C'est un gaz essentiel, utilisé tout au long du processus, du début à la fin, ce qui explique pourquoi ils installent des générateurs sur place.

Oxygène

Comme vous le savez, l'oxygène est un oxydant, il est donc essentiel pour produire une réaction de dépôt. Il est utilisé pour faire croître des couches d'oxyde de silicium pour divers éléments du processus, tels que les masques de diffusion.

Lorsque l'oxygène est utilisé pour la fabrication de semi-conducteurs, le gaz doit être d'une pureté ultra-élevée afin d'éviter que toute impureté n'affecte la production et les performances du dispositif.

Pendant le processus d'échantillonnage, l'oxygène est également utilisé pour éliminer tout déchet supplémentaire généré. Il peut également être utilisé pour rendre permanent tout motif d'échantillonnage.

Enfin, l'oxygène aide également à neutraliser les gaz réactifs par des réactions d'oxydation qui pourraient altérer la qualité du produit. Par conséquent, comme l'azote, l'oxygène contribue également à garantir qu'aucune pollution ne se produit.

Argon

L'argon est principalement utilisé pour le dépôt et le processus d'échantillonnage dans le laser de lithographie ultraviolette, et est utilisé pour créer le plus petit motif sur la puce semi-conductrice.

Lors de la fabrication de la plaque de silicium requise, le gaz argon est utilisé pour protéger le cristal de silicium formé sur la plaque contre toute réaction potentielle avec l'oxygène et l'azote pendant le processus de croissance à haute température.

Comme l'argon est également un gaz très inerte, il est utilisé pour fournir un environnement non réactif pour le dépôt par pulvérisation métallique. Parfois, la réactivité de l'azote est trop forte, ce qui entraîne la formation de nitrides métalliques.

De plus, l'argon liquide est utilisé avec des outils pour nettoyer les plus petits et les plus fragiles puces.

Hydrogène

L'utilisation d'hydrogène dans la fabrication des semi-conducteurs pourrait augmenter en raison d'une demande plus élevée. En particulier lors de l'étape de photolithographie, l'hydrogène est utilisé pour réagir avec l'étain chimique afin de produire de l'hydride d'étain. L'hydride d'étain est nécessaire pour ne pas s'accumuler sur les éléments optiques coûteux.

Il est utilisé pour le dépôt epitaxial du silicium et du germanium-silicium dans le processus de dépôt, ainsi que pour la préparation de surface par le procédé de recuit.

L'hydrogène est utilisé pour créer une nouvelle couche d'oxyde afin de modifier le film mince existant. Ce processus a lieu dans des environnements à haute pression et haute température, ce qui signifie que le contrôle du débit, de la température et de la pression est très important.

De plus, l'hydrogène est également utilisé lors de l'étape de dopage pour aider à contrôler la décomposition, car le gaz utilisé dans ce processus est hautement toxique. Il en faut donc tellement qu'ils doivent être stockés dans un dispositif capable d'empêcher les fuites.

Le diborane est également un produit chimique utilisé dans le processus de dopage, mais en raison de son instabilité thermique, il se décompose lentement, il a donc besoin d'hydrogène pour l'aider à se stabiliser.

Semi-conducteurs dans la vie quotidienne

Les semi-conducteurs sont utilisés dans tous types d'équipements quotidiens, tels que les ordinateurs, les smartphones, les téléviseurs, ainsi que dans des technologies avancées comme les équipements médicaux, les systèmes militaires et de nombreuses autres applications.

Ils font partie de notre vie quotidienne et nous ne les remarquons pas parce qu'ils sont présents dans les appareils que nous utilisons tous les jours. Sans semi-conducteurs, nous ne pourrions pas faire beaucoup de choses. Avec le développement de la technologie des semi-conducteurs, ils deviendront plus fiables, intelligents et compacts.

De la communication, des transports et du divertissement, ce n'est qu'une petite partie de ce que les semi-conducteurs ont fait pour nous. Ils alimenteront les technologies et innovations futures, nous permettant de faire des choses que nous n'avions jamais imaginées.