Popularização dos gases de ultra-alta pureza na fabricação de semicondutores!

Gases de ultra-alta pureza são essenciais em toda a cadeia de suprimentos de semicondutores. De fato, para uma fábrica típica, gases de alta pureza são o maior custo com materiais após o próprio silício. Na esteira da escassez global de chips, a indústria está se expandindo mais rápido do que nunca - e a demanda por gases de alta pureza está aumentando.

Os gases em grande volume mais comumente usados na fabricação de semicondutores são nitrogênio, hélio, hidrogênio e argônio.

Azoto

O nitrogênio compõe 78% da nossa atmosfera e é extremamente abundante. Ele também é quimicamente inerte e não condutor. Como resultado, o nitrogênio encontrou seu lugar em um número de indústrias como um gás inerte de baixo custo.

A indústria de semicondutores é uma grande consumidora de nitrogênio. Uma planta moderna de fabricação de semicondutores pode usar até 50.000 metros cúbicos de nitrogênio por hora. Na fabricação de semicondutores, o nitrogênio atua como um gás inerte e de purgação geral, protegendo as delicadas placas de silício do oxigênio reativo e da umidade no ar.

Helio

O hélio é um gás inerte. Isso significa que, assim como o nitrogênio, o hélio é quimicamente inerte - mas também tem a vantagem adicional de alta condutividade térmica. Isso é particularmente útil na fabricação de semicondutores, permitindo que ele conduza eficientemente o calor longe de processos de alta energia e ajude a protegê-los de danos térmicos e reações químicas indesejadas.

Hidrogénio

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

Recozimento: As placas de silício são normalmente aquecidas a altas temperaturas e resfriadas lentamente para reparar (recozer) a estrutura cristalina. O hidrogênio é usado para transferir calor uniformemente para a placa e ajudar na reconstrução da estrutura cristalina.

Epitaxia: Hidrogênio de ultra-alta 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 a Plasma: O plasma de hidrogênio é particularmente eficaz na remoção de contaminação por estanho de fontes de luz usadas na litografia UV.

Argão

O argônio é outro gás nobre, então ele 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 relativamente fácil ionização, o argônio é comumente usado como o gás de plasma primário para reações de etching e deposição na fabricação de semicondutores. Além disso, o argônio também é usado em lasers excimer para litografia UV.

Por que a pureza importa

Normalmente, avanços na tecnologia de semicondutores foram alcançados por meio de escalonamento de tamanho, e a nova geração de tecnologia de semicondutores é caracterizada por tamanhos de recursos menores. Isso traz múltiplos 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. Em um mundo onde a posição dos átomos individuais importa, os limites de tolerância a falhas são muito apertados. Como resultado, processos modernos de semicondutores exigem gases de processo com a maior pureza possível.

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