Vulgarisation des gaz d’ultra haute pureté dans la fabrication de semi-conducteurs !

Les gaz d’ultra haute pureté sont essentiels tout au long de la chaîne d’approvisionnement des semi-conducteurs. En fait, pour une usine de fabrication typique, les gaz de haute pureté représentent la dépense matérielle la plus importante après le silicium lui-même. À la suite de la pénurie mondiale de puces, l’industrie se développe plus rapidement que jamais et la demande de gaz de haute pureté augmente.

Les gaz en vrac les plus couramment utilisés dans la fabrication de semi-conducteurs sont l’azote, l’hélium, l’hydrogène et l’argon.

Azote

L'azote représente 78 % de notre atmosphère et est extrêmement abondant. Il s’avère également qu’il est chimiquement inerte et non conducteur. En conséquence, l’azote a trouvé sa place dans un certain nombre d’industries en tant que gaz inerte rentable.

L’industrie des semi-conducteurs est une grande consommatrice d’azote. Une usine moderne de fabrication de semi-conducteurs devrait utiliser jusqu’à 50,000 XNUMX mètres cubes d’azote par heure. Dans la fabrication de semi-conducteurs, l'azote agit comme un gaz d'inertage et de purge à usage général, protégeant les tranches de silicium sensibles de l'oxygène réactif et de l'humidité de l'air.

Hélium

L'hélium est un gaz inerte. Cela signifie que, comme l’azote, l’hélium est chimiquement inerte, mais il présente également l’avantage supplémentaire d’une conductivité thermique élevée. Ceci est particulièrement utile dans la fabrication de semi-conducteurs, car il permet d’évacuer efficacement la chaleur des processus à haute énergie et de les protéger des dommages thermiques et des réactions chimiques indésirables.

Hydrogène

L’hydrogène est largement utilisé tout au long du processus de fabrication électronique, et la production de semi-conducteurs ne fait pas exception. L’hydrogène est notamment utilisé pour :

Recuit : les plaquettes de silicium sont généralement chauffées à des températures élevées et refroidies lentement pour réparer (recuire) la structure cristalline. L'hydrogène est utilisé pour transférer la chaleur uniformément à la plaquette et pour aider à reconstruire la structure cristalline.

Épitaxie : l'hydrogène de très haute pureté est utilisé comme agent réducteur dans le dépôt épitaxial de matériaux semi-conducteurs tels que le silicium et le germanium.

Dépôt : L’hydrogène peut être dopé dans des films de silicium pour rendre leur structure atomique plus désordonnée, contribuant ainsi à augmenter la résistivité.

Nettoyage au plasma : le plasma d'hydrogène est particulièrement efficace pour éliminer la contamination par l'étain des sources lumineuses utilisées en lithographie UV.

Argon

L'argon est un autre gaz rare, il présente donc la même faible réactivité que l'azote et l'hélium. Cependant, la faible énergie d'ionisation de l'argon le rend utile dans les applications de semi-conducteurs. En raison de sa relative facilité d’ionisation, l’argon est couramment utilisé comme gaz plasmatique principal pour les réactions de gravure et de dépôt dans la fabrication de semi-conducteurs. En plus de cela, l’argon est également utilisé dans les lasers excimer pour la lithographie UV.

Pourquoi la pureté est importante

En règle générale, les progrès dans la technologie des semi-conducteurs ont été réalisés grâce à une mise à l'échelle de la taille, et la nouvelle génération de technologie des semi-conducteurs se caractérise par des caractéristiques de plus petite taille. Cela présente de multiples avantages : plus de transistors dans un volume donné, des courants améliorés, une consommation d'énergie réduite et une commutation plus rapide.

Cependant, à mesure que la taille critique diminue, les dispositifs semi-conducteurs deviennent de plus en plus sophistiqués. Dans un monde où la position des atomes individuels compte, les seuils de tolérance aux pannes sont très stricts. En conséquence, les processus modernes de semi-conducteurs nécessitent des gaz de traitement d’une pureté la plus élevée possible.

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