Como os gases são usados ​​na fabricação de semicondutores

A indústria de semicondutores é uma enorme indústria global, que continua a crescer todos os anos, o que significa que a procura de gases de elevada pureza aumentará proporcionalmente.

Ter um fornecimento confiável de gás de alta pureza é essencial para a fabricação de semicondutores, especialmente em tecnologias avançadas, como smartphones e veículos autônomos.

O processo de produção de circuitos integrados é muito complexo, exigindo mais de 30 gases diferentes em todas as etapas, o que torna a gama de gases utilizada uma das mais utilizadas em qualquer indústria.

O gás é uma parte importante da fabricação de semicondutores, porque pode produzir reações químicas necessárias para moldar as características elétricas dos semicondutores. Devido à sua complexidade, o gás utilizado em cada etapa do processo de fabricação precisa ser exato e preciso para configurar corretamente o semicondutor.

Com o desenvolvimento contínuo da indústria de semicondutores, os gases utilizados no processo também estão se desenvolvendo. Alguns dos principais gases utilizados incluem nitrogênio, oxigênio, argônio e hidrogênio. Discutiremos em profundidade suas funções no processo de fabricação.

azoto

Devido à sua disponibilidade e inércia, o nitrogênio é o gás central utilizado em cada etapa do processo de fabricação de semicondutores, mas seu principal uso é na etapa de purga. Nesta etapa, o nitrogênio é utilizado para lavar cada canal e rede de tubulações para retirar o oxigênio das máquinas e ferramentas, de forma a protegê-las de outros gases que possam contaminar o processo.

Além disso, a maioria das fábricas de semicondutores está equipada com geradores de nitrogênio no local devido ao grande uso de nitrogênio em todo o processo. Mais importante ainda, com a produção de smartphones de alta tecnologia e outras tecnologias, é imperativo manter os custos baixos enquanto se tenta satisfazer a elevada procura.

Pode-se dizer que o nitrogênio mantém ferramentas, espaços e tubos longe de qualquer umidade potencial, contaminantes químicos e partículas. É um gás essencial, que é utilizado em todo o processo, do início ao fim, por isso não é à toa que instalam geradores no local.

Oxygen

Como você sabe, o oxigênio é um oxidante, por isso é essencial produzir uma reação de deposição. É usado para cultivar camadas de óxido de silício para vários elementos do processo, como máscaras de difusão.

Quando o oxigênio é usado na fabricação de semicondutores, o gás deve ter pureza ultra-alta para evitar que qualquer impureza afete a produção e o desempenho do dispositivo.

Durante o processo de gravação, o oxigênio também é usado para remover qualquer resíduo adicional de material gerado. Também pode ser usado para tornar qualquer padrão de gravação permanente.

Finalmente, o oxigênio também ajuda a neutralizar gases reativos através de reações de oxidação que podem alterar a qualidade do produto. Portanto, tal como o azoto, o oxigénio também ajuda a garantir que não ocorre poluição.

argão

O argônio é usado principalmente para o processo de deposição e gravação no laser de litografia ultravioleta e é usado para fazer o menor padrão no chip semicondutor.

Durante a fabricação do wafer de silício necessário, o gás argônio é usado para proteger o cristal de silício formado no wafer de qualquer reação potencial com oxigênio e nitrogênio durante o processo de crescimento em alta temperatura.

Como o argônio também é um gás muito inerte, ele é usado para fornecer um ambiente não reativo para a deposição por pulverização catódica de metal. Às vezes, a reatividade do nitrogênio é muito forte, o que levará à formação de nitretos metálicos.

Além disso, o argônio líquido é usado com ferramentas para limpar os cavacos menores e mais frágeis.

Hidrogênio

O uso de hidrogênio na fabricação de semicondutores pode aumentar devido à maior demanda. Especialmente na etapa de fotolitografia, o hidrogênio é usado para reagir com o estanho químico para produzir hidreto de estanho. O hidreto de estanho é necessário para não se acumular em elementos ópticos caros.

É utilizado para deposição epitaxial de silício e silício germânio no processo de deposição, e também para preparação de superfície por processo de recozimento.

O hidrogênio é usado para criar uma nova camada de óxido para modificar a película fina existente. Este processo ocorre em ambientes de alta pressão e alta temperatura, o que significa que o controle da vazão, temperatura e pressão é muito importante.

Além disso, o hidrogênio também é utilizado na etapa de dopagem para auxiliar no controle da decomposição, pois o gás utilizado nesse processo é altamente tóxico. Tantos que precisam ser armazenados em um dispositivo que evite vazamentos.

O diborano também é um produto químico usado no processo de dopagem, mas devido à instabilidade térmica, ele se decompõe lentamente, por isso é necessário hidrogênio para ajudar a estabilizá-lo.

Semicondutores na vida diária

Os semicondutores são utilizados em todos os tipos de equipamentos diários, como computadores, smartphones, televisores, e também em tecnologias avançadas, como equipamentos médicos, sistemas militares e muitas outras aplicações.

Eles fazem parte do nosso dia a dia e não os notamos porque existem nos dispositivos que usamos todos os dias. Sem semicondutores, não seremos capazes de fazer muitas coisas. Com o desenvolvimento da tecnologia de semicondutores, eles se tornarão mais confiáveis, inteligentes e compactos.

Desde comunicação, transporte e entretenimento, estes são apenas uma pequena parte do que os semicondutores fizeram por nós. Eles impulsionarão a tecnologia e a inovação do futuro, permitindo-nos fazer coisas que nunca imaginamos.