半導体製造における超高純度ガスの普及

半導体サプライチェーン全体で、超高純度ガスが不可欠です。実際、典型的なファブの場合、高純度ガスはシリコン自体に次いで最大の材料費です。世界のチップ不足をきっかけに、業界はかつてないほど速く拡大しています。そして、高純度ガスの需要が増加しています。

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。

Nitrogen

窒素は私たちの大気の78％を占めており、非常に豊富です。また、化学的に不活性で非導電性です。その結果、窒素は費用対効果の高い不活性ガスとして多くの産業にその道を見つけました。

半導体産業は、窒素の主要な消費者です。最新の半導体製造プラントは、1時間あたり最大50,000立方メートルの窒素を使用することが予想されます。半導体製造では、窒素はガスを吸い込み、パージする汎用として機能し、敏感なシリコンウェーハを無効酸素と空気中の水分から保護します。

ヘリウム

ヘリウムは不活性ガスです。これは、窒素のように、ヘリウムは化学的に不活性であることを意味しますが、高い熱伝導率の追加の利点もあります。これは、半導体製造に特に役立ち、高エネルギープロセスから熱を効率的に実行し、熱損傷や望ましくない化学反応から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、半導体の生産も例外ではありません。特に、水素は以下に使用されます。

アニーリング：シリコンウェーハは通常、高温まで加熱され、ゆっくりと冷却され、結晶構造を修復（アニール）します。水素は、熱をウェーハに均等に伝達し、結晶構造の再構築を支援するために使用されます。

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沈着の還元剤として使用されます。

堆積：水素をシリコンフィルムにドープでドープして、原子構造をより障害にし、抵抗率を高めるのに役立ちます。

血漿洗浄：水素血漿は、UVリソグラフィで使用される光源からスズの汚染を除去するのに特に効果的です。

アルゴン

アルゴンは別の貴族であるため、窒素やヘリウムと同じ低反応性を示します。ただし、Argonのイオン化エネルギーが低いため、半導体アプリケーションで役立ちます。イオン化の比較的容易さのため、アルゴンは一般に、半導体製造におけるエッチングおよび堆積反応のための主要なプラズマガスとして使用されます。これに加えて、アルゴンはUVリソグラフィのエキシマーレーザーでも使用されています。

なぜ純度が重要なのか

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ており、新世代の半導体技術はより小さな機能サイズによって特徴付けられます。これにより、複数の利点が得られます。特定のボリュームでのトランジスタ、電流の改善、消費電力の低下、スイッチングの速さです。

ただし、臨界サイズが減少すると、半導体デバイスがますます洗練されます。個々の原子の位置が重要な世界では、断層許容閾値は非常に緊密です。その結果、最新の半導体プロセスには、可能な限り最高の純度を持つプロセスガスが必要です。

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