Como os gases são usados na fabricação de semicondutores

A indústria de semicondutores é uma grande indústria global, que continua a crescer a cada ano, o que significa que a demanda por gases de alta pureza aumentará accordingly.

Ter uma oferta 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 usados uma das mais amplas em qualquer indústria.

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

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

Azoto

Devido à sua disponibilidade e inércia, o nitrogênio é o gás principal usado em cada etapa do processo de fabricação de semicondutores, mas seu uso principal é na etapa de purga. Nesta etapa, o nitrogênio é usado para limpar cada canal e rede de tubos para remover qualquer oxigênio nas máquinas e ferramentas, a fim de protegê-las de outros gases que podem 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 o custo baixo enquanto tenta atender à alta demanda.

Você pode dizer que o nitrogênio mantém as ferramentas, espaços e tubos longe de qualquer umidade potencial, contaminantes químicos e partículas. É um gás essencial, que é usado durante todo o processo, do início ao fim, o que não é de admirar que eles instalem geradores no local.

Oxigênio

Como você sabe, o oxigênio é um oxidante, então é essencial para produzir uma reação de deposição. Ele é usado para crescer camadas de óxido de silício para vários elementos no processo, como máscaras de difusão.

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

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

Por fim, o oxigênio também ajuda a neutralizar gases reativos por meio de reações de oxidação que podem alterar a qualidade do produto. Portanto, assim como o nitrogênio, o oxigênio também ajuda a garantir que não ocorra poluição.

Argão

O argônio é usado principalmente para os processos de deposição e etching no laser de litografia ultravioleta e é utilizado para criar o menor padrão no chip de semicondutor.

Durante a fabricação da placa de silício necessária, gás argônio é usado para proteger o cristal de silício formado na placa de qualquer possível reação 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 esputeração metálica. Às vezes, a reatividade do nitrogênio é muito forte, o que levará à formação de nitratos metálicos.

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

Hidrogénio

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 estanho químico para produzir estaneto de hidrogênio. O estaneto de hidrogênio é necessário para não se acumular nos elementos ópticos caros.

É usado para deposição epitaxial de silício e alemao-silício no processo de deposição e também para preparação de superfície pelo processo de recristalização.

O hidrogênio é usado para criar uma nova camada de óxido para modificar o filme fino existente. Esse processo ocorre em ambientes de alta pressão e alta temperatura, o que significa que o controle da taxa de fluxo, temperatura e pressão é muito importante.

Além disso, o hidrogênio também é usado na etapa de dopagem para ajudar a controlar a decomposição, pois o gás usado nesse processo é altamente tóxico. Tanto que eles precisam ser armazenados em um dispositivo que possa evitar vazamentos.

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

Semicondutores no cotidiano

Semicondutores são usados em todos os tipos de equipamentos do dia a dia, como computadores, smartphones, televisores, e também em tecnologias avançadas, como equipamentos médicos, sistemas militares e muitas outras aplicações.

Eles fazem parte da nossa vida diária e não os percebemos porque estão presentes nos dispositivos que usamos todos os dias. Sem semicondutores, não conseguiríamos fazer muitas coisas. Com o desenvolvimento da tecnologia de semicondutores, eles se tornarão mais confiáveis, inteligentes e compactos.

Da comunicação, transporte e entretenimento, isso é 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.