Come vengono utilizzati i gas nella produzione di semiconduttori Italia

L’industria dei semiconduttori è un’enorme industria globale, che continua a crescere ogni anno, il che significa che la domanda di gas ad elevata purezza aumenterà di conseguenza.

Avere una fornitura affidabile di gas ad elevata purezza è essenziale per la produzione di semiconduttori, soprattutto nelle tecnologie avanzate come gli smartphone e i veicoli autonomi.

Il processo di produzione dei circuiti integrati è molto complesso e richiede più di 30 gas diversi in tutte le fasi, il che rende la gamma di gas utilizzati una delle più utilizzate in qualsiasi settore.

Il gas è una parte importante della produzione di semiconduttori, perché può produrre reazioni chimiche necessarie per modellare le caratteristiche elettriche dei semiconduttori. A causa della sua complessità, il gas utilizzato in ogni fase del processo di produzione deve essere accurato e preciso per configurare correttamente il semiconduttore.

Con il continuo sviluppo dell'industria dei semiconduttori, si stanno sviluppando anche i gas utilizzati nel processo. Alcuni dei gas principali utilizzati includono azoto, ossigeno, argon e idrogeno. Discuteremo approfonditamente il loro ruolo nel processo di produzione.

Azoto

A causa della sua disponibilità e inerzia, l'azoto è il gas principale utilizzato in ogni fase del processo di produzione dei semiconduttori, ma il suo utilizzo principale è nella fase di spurgo. In questa fase, l'azoto viene utilizzato per lavare ogni canale e rete di tubazioni per rimuovere l'ossigeno presente nelle macchine e negli strumenti, in modo da proteggerli da altri gas che potrebbero contaminare il processo.

Inoltre, la maggior parte delle fabbriche di semiconduttori sono dotate di generatori di azoto in loco a causa del grande utilizzo di azoto nell’intero processo. Ancora più importante, con la produzione di smartphone high-tech e altre tecnologie, è imperativo mantenere bassi i costi cercando di soddisfare l’elevata domanda.

Si può dire che l'azoto mantiene gli strumenti, gli spazi e i tubi lontani da qualsiasi potenziale umidità, contaminanti chimici e particelle. È un gas essenziale, che viene utilizzato durante tutto il processo dall'inizio alla fine, non a caso vengono installati dei generatori in loco.

Oxygen

Come sapete, l'ossigeno è un ossidante, quindi è essenziale produrre una reazione di deposizione. Viene utilizzato per far crescere strati di ossido di silicio per vari elementi nel processo, come le maschere di diffusione.

Quando l'ossigeno viene utilizzato per la produzione di semiconduttori, il gas deve essere di altissima purezza per evitare che eventuali impurità influenzino la produzione e le prestazioni del dispositivo.

Durante il processo di incisione, l'ossigeno viene utilizzato anche per rimuovere eventuali ulteriori scarti di materiale generati. Può anche essere utilizzato per rendere permanente qualsiasi modello di incisione.

Infine, l'ossigeno aiuta anche a neutralizzare i gas reattivi attraverso reazioni di ossidazione che possono alterare la qualità del prodotto. Pertanto, come l'azoto, anche l'ossigeno aiuta a garantire che non si verifichi alcun inquinamento.

Argo

L'argon viene utilizzato principalmente per il processo di deposizione e incisione nel laser di litografia ultravioletta e viene utilizzato per creare il modello più piccolo sul chip semiconduttore.

Durante la produzione del wafer di silicio richiesto, viene utilizzato gas argon per proteggere il cristallo di silicio formato sul wafer da qualsiasi potenziale reazione con ossigeno e azoto durante il processo di crescita ad alta temperatura.

Poiché l'argon è anche un gas molto inerte, viene utilizzato per fornire un ambiente non reattivo per la deposizione mediante sputtering dei metalli. A volte la reattività dell'azoto è troppo forte e ciò porta alla formazione di nitruri metallici.

Inoltre, l'argon liquido viene utilizzato con gli strumenti per pulire i trucioli più piccoli e fragili.

Idrogeno

L’uso dell’idrogeno nella produzione di semiconduttori potrebbe aumentare a causa della maggiore domanda. Soprattutto nella fase di fotolitografia, l'idrogeno viene utilizzato per reagire con lo stagno chimico per produrre idruro di stagno. L'idruro di stagno è necessario per non accumularsi su costosi elementi ottici.

Viene utilizzato per la deposizione epitassiale di silicio e silicio-germanio nel processo di deposizione e anche per la preparazione della superficie mediante processo di ricottura.

L'idrogeno viene utilizzato per creare un nuovo strato di ossido per modificare il film sottile esistente. Questo processo avviene in ambienti ad alta pressione e ad alta temperatura, il che significa che il controllo della portata, della temperatura e della pressione è molto importante.

Inoltre, l'idrogeno viene utilizzato anche nella fase di drogaggio per contribuire a controllare la decomposizione, poiché il gas utilizzato in questo processo è altamente tossico. Così tanti che devono essere conservati in un dispositivo che possa prevenire perdite.

Anche il diborano è una sostanza chimica utilizzata nel processo di drogaggio, ma a causa dell'instabilità termica si decompone lentamente, quindi è necessario l'idrogeno per stabilizzarlo.

Semiconduttori nella vita quotidiana

I semiconduttori vengono utilizzati in tutti i tipi di apparecchiature quotidiane, come computer, smartphone, televisori, e anche in tecnologie avanzate, come apparecchiature mediche, sistemi militari e molte altre applicazioni.

Fanno parte della nostra vita quotidiana e non li notiamo perché sono presenti nei dispositivi che utilizziamo ogni giorno. Senza semiconduttori non potremmo fare molte cose. Con lo sviluppo della tecnologia dei semiconduttori diventeranno più affidabili, intelligenti e compatti.

Dalla comunicazione, ai trasporti e all'intrattenimento, queste sono solo una piccola parte di ciò che i semiconduttori hanno fatto per noi. Alimenteranno la tecnologia e l’innovazione del futuro, consentendoci di fare cose che non avremmo mai immaginato.