Diffusione dei gas ad ultra alta purezza nella fabbricazione di semiconduttori!

I gas ad ultra-alta purezza sono essenziali in tutta la catena di approvvigionamento dei semiconduttori. Infatti, per una tipica fabbrica, i gas ad alta purezza rappresentano la maggiore spesa materiale dopo il silicio stesso. Nel risveglio della carenza globale di chip, l'industria si sta espandendo più velocemente che mai - e la domanda di gas ad alta purezza sta aumentando.

I gas bulk più comunemente utilizzati nella produzione di semiconduttori sono azoto, elio, idrogeno e argon.

Azoto

L'azoto costituisce il 78% della nostra atmosfera ed è estremamente abbondante. È inoltre chimicamente inerte e non conduttivo. Come risultato, l'azoto è stato adottato in numerosi settori come gas inerte economico.

L'industria dei semiconduttori è un grande consumatore di azoto. Una moderna fabbrica di semiconduttori è prevista per utilizzare fino a 50.000 metri cubi di azoto all'ora. Nella produzione di semiconduttori, l'azoto agisce come gas inerte e di purga generico, proteggendo i delicati wafer di silicio dalle reazioni con l'ossigeno e l'umidità presente nell'aria.

Elio

L'elio è un gas inerte. Ciò significa che, come l'azoto, l'elio è chimicamente inerte - ma ha anche il vantaggio aggiunto di una alta conducibilità termica. Questo è particolarmente utile nella produzione di semiconduttori, permettendogli di condurre efficacemente il calore lontano dai processi ad alta energia e aiutando a proteggerli da danni termici e reazioni chimiche indesiderate.

Idrogeno

L'idrogeno viene utilizzato estensivamente durante il processo di produzione di elettronica, e la produzione di semiconduttori non fa eccezione. In particolare, l'idrogeno viene utilizzato per:

Temperatura: Le lastre di silicio vengono generalmente riscaldate a temperature elevate e raffreddate lentamente per riparare (temperare) la struttura cristallina. L'idrogeno viene utilizzato per trasferire il calore uniformemente alla lastra e per assistere nella ricostruzione della struttura cristallina.

Epitassia: L'idrogeno ad ultra-alta purezza viene utilizzato come agente riducente nella deposizione epitassiale di materiali semiconduttori come il silicio e il germanio.

Deposizione: L'idrogeno può essere introdotto nei film di silicio per rendere la loro struttura atomica più disordinata, aiutando ad aumentare la resistività.

Pulizia a Plasma: Il plasma di idrogeno è particolarmente efficace nel rimuovere contaminazioni di stagno dalle fonti luminose utilizzate nella litografia UV.

Argon

Argon è un altro gas nobile, quindi mostra la stessa bassa reattività dell'azoto e dell'elio. Tuttavia, l'energia di ionizzazione bassa dell'argon lo rende utile nelle applicazioni nei semiconduttori. A causa della sua relativa facilità di ionizzazione, l'argon viene comunemente utilizzato come gas plasmatico principale per le reazioni di incisione e deposizione nella produzione di semiconduttori. In aggiunta a questo, l'argon viene anche utilizzato nei laser excimer per la litografia UV.

Perché la purezza è importante

In genere, i progressi nella tecnologia dei semiconduttori sono stati raggiunti attraverso la riduzione delle dimensioni, e la nuova generazione di tecnologia dei semiconduttori è caratterizzata da dimensioni di feature più piccole. Questo offre numerosi vantaggi: più transistor in un dato volume, correnti migliorate, consumo di energia ridotto e commutazione più rapida.

Tuttavia, man mano che la dimensione critica diminuisce, i dispositivi a semiconduttore diventano sempre più sofisticati. In un mondo in cui la posizione degli atomi individuali conta, le soglie di tolleranza ai difetti sono molto strette. Di conseguenza, i processi moderni dei semiconduttori richiedono gas di processo con la massima purezza possibile.

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