Popularisation des gaz ultra-purs dans la fabrication de semi-conducteurs !

Les gaz d'ultra-haute pureté sont essentiels à travers toute la chaîne d'approvisionnement des semi-conducteurs. En réalité, pour une usine typique, les gaz de haute pureté représentent le plus grand coût en matériaux après le silicium lui-même. À la suite de la pénurie mondiale de puces, l'industrie s'étend 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 est également chimiquement inerte et non conducteur. Par conséquent, l'azote a trouvé sa place dans un certain nombre d'industries comme un gaz inerte coûteux efficace.

L'industrie des semi-conducteurs est un grand consommateur d'azote. Une usine moderne de fabrication de semi-conducteurs utilise jusqu'à 50 000 mètres cubes d'azote par heure. Dans la fabrication de semi-conducteurs, l'azote agit comme un gaz inerteur et purgeur général, protégeant les disques de silicium sensibles des réactions avec l'oxygène et l'humidité de l'air.

Helium

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

Hydrogène

L'hydrogène est utilisé de manière extensive tout au long du processus de fabrication d'électronique, et la production de semi-conducteurs n'est pas une exception. En particulier, l'hydrogène est utilisé pour :

Recristallisation (recuit) : Les galettes de silicium sont généralement chauffées à haute température puis refroidies lentement pour réparer (recuire) la structure cristalline. L'hydrogène est utilisé pour transférer uniformément la chaleur à la galette et aider à reconstruire la structure cristalline.

Épitaxie : Un hydrogène d'une ultra-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 les couches de silicium pour rendre leur structure atomique plus désordonnée, aidant ainsi à augmenter la résistivité.

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

Argon

L'argon est un autre gaz noble, donc il présente la même faible réactivité que l'azote et l'hélium. Cependant, l'énergie d'ionisation basse 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 plasma principal pour les réactions d'étchage et de dépôt dans la fabrication de semi-conducteurs. De plus, l'argon est également utilisé dans les lasers excimer pour la lithographie UV.

Pourquoi la pureté est importante

Généralement, les progrès dans la technologie des semi-conducteurs ont été réalisés grâce à l'échelle de taille, et la nouvelle génération de technologie des semi-conducteurs est caractérisée par des tailles de composants plus petites. Cela offre plusieurs avantages : plus de transistors dans un volume donné, des courants améliorés, une consommation d'énergie réduite et un temps de 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 défauts sont très serrés. Par conséquent, les processus modernes de semi-conducteurs nécessitent des gaz de processus avec la plus grande pureté possible.

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