半導体製造におけるガスの使用方法 日本

半導体産業は世界的に巨大な産業であり、毎年成長を続けており、それに応じて高純度ガスの需要も増加します。

高純度ガスの安定した供給は、特にスマートフォンや自動運転車などの先端技術における半導体製造に不可欠です。

集積回路の製造プロセスは非常に複雑で、すべての段階で 30 種類以上のガスが必要であり、使用されるガスの範囲はあらゆる業界で最も広く使用されているものの XNUMX つとなっています。

ガスは半導体の電気特性を形成するために必要な化学反応を起こすことができるため、半導体製造において重要な役割を果たします。ガスは複雑なため、半導体を正しく構成するには、製造プロセスの各段階で使用されるガスが正確で精密である必要があります。

半導体産業の継続的な発展に伴い、プロセスで使用されるガスも進化しています。使用される主要なガスには、窒素、酸素、アルゴン、水素などがあります。製造プロセスにおけるそれらの役割について詳しく説明します。

窒素

窒素は入手しやすく不活性であるため、半導体製造プロセスの各ステップで使用される中核ガスですが、主な用途はパージ段階です。この段階では、プロセスを汚染する可能性のある他のガスから機械やツールを保護するために、窒素を使用して各チャネルとパイプ ネットワークをフラッシュし、機械やツール内の酸素を除去します。

さらに、ほとんどの半導体工場では、プロセス全体で窒素を大量に使用するため、工場内に窒素発生装置が設置されています。さらに重要なのは、ハイテクスマートフォンなどの技術の生産では、高い需要に応えながらコストを低く抑えることが不可欠であるということです。

窒素は、ツール、スペース、パイプを湿気、化学汚染物質、粒子から守ってくれると言えます。窒素はプロセスの最初から最後まで使用される重要なガスであり、現場にジェネレーターが設置されているのも不思議ではありません。

酸素

ご存知のように、酸素は酸化剤であるため、堆積反応を起こすために不可欠です。酸素は、拡散マスクなどのプロセス内のさまざまな要素のシリコン酸化物層を成長させるために使用されます。

半導体製造に酸素を使用する場合、不純物がデバイスの製造や性能に影響を与えないように、ガスは超高純度でなければなりません。

エッチング処理中、酸素は生成された追加の材料廃棄物を除去するためにも使用されます。また、エッチングパターンを永続的にするためにも使用できます。

最後に、酸素は、製品の品質を変える可能性のある酸化反応を通じて反応性ガスを中和するのにも役立ちます。したがって、窒素と同様に、酸素も汚染が発生しないようにするのに役立ちます。

アルゴン

アルゴンは主に紫外線リソグラフィーレーザーの堆積やエッチング工程に使用され、半導体チップ上に最小のパターンを形成するために使用されます。

必要なシリコン ウェーハの製造中、高温成長プロセス中にウェーハ上に形成されたシリコン結晶を酸素や窒素との潜在的な反応から保護するためにアルゴン ガスが使用されます。

アルゴンも非常に不活性なガスであるため、金属のスパッタリング堆積に非反応性の環境を提供するために使用されます。窒素の反応性が強すぎると、金属窒化物の形成につながる場合があります。

さらに、液体アルゴンは、最も小さく壊れやすいチップを洗浄するためのツールとともに使用されます。

水素

半導体製造における水素の使用は、需要の増加により増加する可能性があります。特にフォトリソグラフィー段階では、水素を化学スズと反応させてスズ水素化物を生成するために使用されます。スズ水素化物は、高価な光学素子に蓄積しないようにするために必要です。

堆積工程におけるシリコンやシリコンゲルマニウムのエピタキシャル堆積や、アニール工程による表面処理に使用されます。

水素は、既存の薄膜を改質するための新しい酸化物層を作成するために使用されます。このプロセスは高圧および高温環境で発生するため、流量、温度、圧力の制御が非常に重要です。

さらに、ドーピング段階では、分解を制御するために水素も使用されます。このプロセスで使用されるガスは非常に有毒であるためです。水素の量が非常に多いため、漏れを防ぐことができる装置に保管する必要があります。

ジボランもドーピングプロセスで使用される化学物質ですが、熱不安定性のためゆっくりと分解するため、安定化させるために水素が必要になります。

日常生活における半導体

半導体は、コンピューター、スマートフォン、テレビなどのあらゆる日常的な機器だけでなく、医療機器、軍事システムなどの先進技術やその他多くの用途にも使用されています。

半導体は私たちの日常生活の一部であり、毎日使用するデバイスに存在しているため、私たちは半導体の存在に気づきません。半導体がなければ、多くのことができなくなります。半導体技術の発展により、半導体はより信頼性が高く、インテリジェントで、コンパクトになります。

通信、輸送、娯楽など、これらは半導体が私たちにもたらした成果のほんの一部に過ぎません。半導体は将来の技術と革新を推進し、私たちが想像もしなかったことを可能にします。