半導体製造における超高純度ガスの普及！ 日本

超高純度ガスは、半導体サプライチェーン全体にわたって不可欠です。実際、一般的な工場では、高純度ガスはシリコン自体に次いで最も大きな材料費です。世界的なチップ不足を受けて、業界はかつてないほど急速に拡大しており、高純度ガスの需要も高まっています。

半導体製造で最も一般的に使用されるバルクガスは、窒素、ヘリウム、水素、アルゴンです。

窒素

窒素は大気の 78% を占め、非常に豊富です。また、化学的に不活性で非導電性です。そのため、窒素はコスト効率の高い不活性ガスとして、多くの産業で利用されています。

半導体産業は窒素の大きな消費産業です。現代の半導体製造工場では、50,000 時間あたり最大 XNUMX 立方メートルの窒素が使用されると予想されています。半導体製造において、窒素は汎用の不活性化ガスおよびパージガスとして機能し、敏感なシリコン ウェーハを空気中の反応性酸素や湿気から保護します。

ヘリウム

ヘリウムは不活性ガスです。つまり、窒素と同様に化学的に不活性ですが、熱伝導率が高いという利点もあります。これは半導体製造において特に役立ち、高エネルギープロセスから熱を効率的に伝導し、熱による損傷や望ましくない化学反応からプロセスを保護するのに役立ちます。

水素

水素は電子機器の製造プロセス全体で広く使用されており、半導体製造も例外ではありません。特に、水素は以下の用途で使用されます。

アニーリング: シリコン ウェハーは通常、高温に加熱され、ゆっくりと冷却されて結晶構造が修復 (アニーリング) されます。ウェハーに熱を均等に伝達し、結晶構造の再構築を助けるために水素が使用されます。

エピタキシー: 超高純度水素は、シリコンやゲルマニウムなどの半導体材料のエピタキシャル堆積における還元剤として使用されます。

堆積: 水素をシリコン膜にドープすると、原子構造がより無秩序になり、抵抗率が向上します。

プラズマ洗浄: 水素プラズマは、UV リソグラフィーで使用される光源からスズ汚染を除去するのに特に効果的です。

アルゴン

アルゴンも希ガスの一種で、窒素やヘリウムと同様に反応性が低いです。しかし、アルゴンのイオン化エネルギーが低いため、半導体用途では有用です。アルゴンはイオン化が比較的容易であるため、半導体製造におけるエッチングや堆積反応の主プラズマガスとしてよく使用されます。さらに、アルゴンは UV リソグラフィー用のエキシマレーザーにも使用されます。

純度が重要な理由

通常、半導体技術の進歩はサイズのスケーリングによって達成され、新世代の半導体技術はより小さなフィーチャ サイズを特徴としています。これにより、一定体積内のトランジスタ数の増加、電流の改善、消費電力の低減、スイッチングの高速化など、複数の利点が得られます。

しかし、臨界サイズが小さくなるにつれて、半導体デバイスはますます高度化しています。個々の原子の位置が重要になる世界では、フォールト トレランスのしきい値は非常に厳しくなっています。その結果、現代の半導体プロセスでは、可能な限り最高の純度のプロセス ガスが必要になります。

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