半導体製造におけるガスの使用方法

半導体産業は毎年成長を続ける巨大なグローバル産業であり、これは高純度ガスに対する需要がそれに応じて増加することを意味します。

高純度ガスの信頼性のある供給は、特にスマートフォンや自動運転車などの先端技術において、半導体製造に不可欠です。

集積回路を生産するプロセスは非常に複雑で、すべての段階で30種類以上の異なるガスが必要とされます。これは、どの業界でも使用されるガスの範囲が最も広いものの一つです。

ガスは、半導体の電気的特性を形成するために必要な化学反応を引き起こすことができるので、半導体製造において重要な部分です。その複雑さから、製造プロセスの各段階で使用されるガスは、正確に設定されなければなりません。

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。これらのガスが製造プロセスで果たす役割について詳しく議論します。

窒素

その豊富さと不活性から、窒素は半導体製造プロセスの各ステップで使用される主要なガスですが、主にpurging（掃気）段階で使用されます。この段階では、窒素が機械や工具内の酸素を除去するために各チャネルや配管ネットワークを洗浄するために使用され、プロセスを汚染する可能性のある他のガスからそれらを保護します。

さらに、プロセス全体で大量の窒素を使用するため、多くの半導体工場には現場に窒素発生装置が設置されています。より重要的是、ハイテクスマートフォンやその他の技術の生産が増える中で、需要に対応しつつコストを低く抑えることが不可欠です。

つまり、窒素はツール、空間、および配管を潜在的な湿気、化学的汚染物質、粒子から遠ざけるものです。これは、プロセスの始まりから終わりまで使用される基本的なガスであり、それがなぜ現場に発電機を設置するのか不思議ではありません。

酸素

あなたが知っている通り、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。これは、拡散マスクなど、プロセス内の様々な要素に対してシリコン酸化物層を成長させるのに使用されます。

半導体の製造に酸素を使用する場合、ガスはいかなる不純物も装置の生産や性能に影響を与えないよう、超高度な純度でなければなりません。

エッチングプロセス中、酸素はさらに生成される不要な材料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恒久的にするのにも使用できます。

最後に、酸素は酸化反応を通じて反応性ガスを中和し、これにより製品品質が変化することを防ぎます。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助けます。

アルゴン

アルゴンは主に紫外線リソグラフィレーザーでの堆積およびエッチングプロセスに使用され、半導体チップ上に最も小さなパターンを作成するために使用されます。

必要なシリコンウェハーの製造中に、アルゴンガスはウェハー上に形成されたシリコン結晶を、高温成長プロセス中の酸素や窒素との反応から保護するために使用されます。

アルゴンは非常に不活性なガスでもあるため、金属スパッタリング沈着のために非反応性環境を提供するためにも使用されます。窒素の反応性が強すぎると、金属窒化物が生成されることがあります。

さらに、液体アルゴンは最も小さいかつ脆いチップを掃除するためにツールと共に使用されます。

水素

半導体製造における水素の使用量は、需要が増加するにつれて増える可能性があります。特にフォトリソグラフィ工程では、水素は化学的錫（すず）と反応して錫水素化物を生成するために使用されます。錫水素化物は、高価な光学要素に蓄積しないようにする必要があります。

また、アンネalingプロセスによる表面準備にも使用され、シリコンおよびシリコン・ドイツニウムのエピタキシャル沈着プロセスにも用いられます。

水素は、既存の薄膜を変更するために新しい酸化層を作り出すために使用されます。このプロセスは高圧かつ高温の環境で行われるため、流量、温度、圧力の制御が非常に重要です。

さらに、水素は分解を制御するのに役立つドーピング段階でも使用されます。これは、このプロセスで使用されるガスが極めて有毒であるため、漏れを防止できる装置に保管する必要があります。

二硼化水素もドーピング工程で使用される化学物質ですが、熱的に不安定であるため徐々に分解しますので、それを安定させるために水素が必要です。

日常生活における半導体

半導体は、コンピュータ、スマートフォン、テレビなどのさまざまな日常機器や、医療機器、軍事システムなど高度な技術にも使用されています。そして多くの他のアプリケーションにも応用されています。

それ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気づきません。半導体がないと、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、それらはより信頼性が高くなり、賢く、コンパクトになります。

通信、輸送、エンターテインメントなど、これらは半導体が私たちのために成し遂げたことのほん的一例です。半導体は未来の技術や革新を支え、私たちが想像もしなかったことを可能にします。