Popularização de gases de altíssima pureza na fabricação de semicondutores!

Gases de altíssima pureza são essenciais em toda a cadeia de fornecimento de semicondutores. Na verdade, para uma fábrica típica, os gases de alta pureza são o maior gasto de material depois do próprio silício. Na sequência da escassez global de chips, a indústria está a expandir-se mais rapidamente do que nunca – e a procura por gases de elevada pureza está a aumentar.

Os gases a granel mais comumente usados ​​na fabricação de semicondutores são nitrogênio, hélio, hidrogênio e argônio.

azoto

O nitrogênio representa 78% da nossa atmosfera e é extremamente abundante. Também é quimicamente inerte e não condutor. Como resultado, o nitrogênio chegou a diversas indústrias como um gás inerte econômico.

A indústria de semicondutores é uma grande consumidora de nitrogênio. Espera-se que uma moderna fábrica de semicondutores utilize até 50,000 metros cúbicos de nitrogênio por hora. Na fabricação de semicondutores, o nitrogênio atua como um gás de inertização e purga de uso geral, protegendo os sensíveis wafers de silício do oxigênio reativo e da umidade do ar.

Hélio

O hélio é um gás inerte. Isto significa que, tal como o azoto, o hélio é quimicamente inerte – mas também tem a vantagem adicional de elevada condutividade térmica. Isto é particularmente útil na fabricação de semicondutores, permitindo conduzir eficientemente o calor para longe de processos de alta energia e ajudar a protegê-los contra danos térmicos e reações químicas indesejadas.

Hidrogênio

O hidrogênio é amplamente utilizado em todo o processo de fabricação de eletrônicos, e a produção de semicondutores não é exceção. Em particular, o hidrogénio é utilizado para:

Recozimento: Os wafers de silício são normalmente aquecidos a altas temperaturas e resfriados lentamente para reparar (recozer) a estrutura cristalina. O hidrogênio é usado para transferir calor uniformemente para o wafer e para auxiliar na reconstrução da estrutura cristalina.

Epitaxia: O hidrogênio de altíssima pureza é usado como agente redutor na deposição epitaxial de materiais semicondutores, como silício e germânio.

Deposição: O hidrogênio pode ser dopado em filmes de silício para tornar sua estrutura atômica mais desordenada, ajudando a aumentar a resistividade.

Limpeza de Plasma: O plasma de hidrogênio é particularmente eficaz na remoção da contaminação por estanho de fontes de luz usadas em litografia UV.

argão

O argônio é outro gás nobre, por isso apresenta a mesma baixa reatividade que o nitrogênio e o hélio. No entanto, a baixa energia de ionização do argônio o torna útil em aplicações de semicondutores. Devido à sua relativa facilidade de ionização, o argônio é comumente usado como gás de plasma primário para reações de corrosão e deposição na fabricação de semicondutores. Além disso, o argônio também é usado em lasers excimer para litografia UV.

Por que a pureza é importante

Normalmente, os avanços na tecnologia de semicondutores foram alcançados através do escalonamento de tamanho, e a nova geração de tecnologia de semicondutores é caracterizada por tamanhos de recursos menores. Isto produz vários benefícios: mais transistores em um determinado volume, correntes melhoradas, menor consumo de energia e comutação mais rápida.

No entanto, à medida que o tamanho crítico diminui, os dispositivos semicondutores tornam-se cada vez mais sofisticados. Num mundo onde a posição dos átomos individuais é importante, os limites de tolerância a falhas são muito rígidos. Como resultado, os processos modernos de semicondutores exigem gases de processo com a maior pureza possível.

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