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閱讀：140發(fā)布時間：2025-12-27
超高純度氣體在整個半導體供應鏈中。事實上，對于一個典型的晶圓廠來說，高純度氣體是僅次于硅本身的材料支出。在芯片短缺之后，該行業(yè)的擴張速度比以往任何時候都快——對高純度氣體的需求也在增加。
半導體制造中的大宗氣體是氮氣、氦氣、氫氣和氬氣。
氮
氮氣占我們大氣層的 78%，含量極其豐富。它也恰好是化學惰性的和不導電的。因此，氮氣作為一種具有成本效益的惰性氣體已進入多個行業(yè)領域。
半導體行業(yè)是氮氣的主要消費者。一個現(xiàn)代化的半導體制造廠預計每小時要使用多達 50,000 立方米的氮氣。在半導體制造中，氮氣起著通用惰性和吹掃氣體的作用，保護敏感的硅晶片免受空氣中的活性氧和水分的影響。
氦
氦氣是一種惰性氣體。這意味著，與氮氣一樣，氦氣具有化學惰性——但它還具有高導熱性的額外優(yōu)勢。這在半導體制造中特別有用，使其能夠有效地將熱量從高能過程中傳導出去，并有助于保護它們免受熱損傷和不需要的化學反應。
氫
氫在整個電子制造過程中被廣泛使用，半導體生產(chǎn)也不例外。特別是，氫氣用于：
退火：硅晶片通常被加熱到高溫并緩慢冷卻，以修復（退火）晶體結(jié)構。氫氣用于將熱量均勻地傳遞到晶圓，并協(xié)助重建晶體結(jié)構。
外延：超高純氫在硅、鍺等半導體材料的外延沉積中用作還原劑。
沉積：氫可以摻入硅薄膜中，使其原子結(jié)構更加無序，有助于提高電阻率。
等離子清洗：氫等離子在去除 UV 光刻中使用的光源中的錫污染方面特別有效。
氬氣
氬氣是另一種惰性氣體，因此它與氮氣和氦氣一樣表現(xiàn)出低反應性。然而，氬的低電離能使其在半導體應用中得到使用。由于氬氣相對容易電離，因此它通常用作半導體制造中蝕刻和沉積反應的主要等離子氣體。除此之外，氬還用于紫外光刻的中。
為什么純度很重要
通常，半導體技術的進步是通過尺寸縮放實現(xiàn)的，新一代半導體技術的特征是更小的特征尺寸。這會產(chǎn)生多種好處：在給定體積中裝入更多晶體管、改善電流、降低功耗和加快開關速度。
然而，隨著臨界尺寸的下降，半導體器件變得越來越精密。在單個原子的位置很重要的世界中，容錯閾值非常嚴格。因此，現(xiàn)代半導體工藝要求工藝氣體具有盡可能高的純度。
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