当社は中国で産業ガスの製造を専門に行う工場を運営しています。私は、ほとんどの人が決して目にすることのないもの、つまり超高純度ガスによって推進されるテクノロジーの信じられないほどの進化を、私の有利な立場から目撃してきました。携帯電話、コンピューター、自動車に搭載されている小さなマイクロチップは現代工学の驚異ですが、これらの特殊ガスが正確かつ完璧に供給されなければ、その製造は不可能です。

品質と信頼できるサプライチェーンの重要性は理解していますが、次のように思うかもしれません。 なぜ 半導体ガスの基準は天文学的に高いです。アルゴンの出荷はなぜ純度 99.9999% である必要があるのですか?このガイドは、半導体製造の世界の幕を引きます。使用される特定のガス、その作用、およびその純度が最も重要な要素である理由を探っていきます。最終的には、調達する製品についてより明確に理解し、その価値を顧客に伝える能力が向上します。

特殊ガスが半導体製造にとって非常に重要なのはなぜですか?

超高層ビルの建設を想像してみてください。砂粒が 1 粒ずれただけで、建物全体が崩壊する可能性があります。それが、必要な精度のレベルです。 半導体製造 業界。この業界の「構成要素」はレンガとモルタルではなく原子であり、「ツール」は高度に特殊化されたガスであることがよくあります。全体 製造 の 集積回路 これは顕微鏡スケールで起こり、多くの場合原子数個の厚さしかない材料の層が表面に堆積されたり、表面からエッチングされたりします。 シリコンウェーハ.

これら 半導体プロセス 信じられないほど敏感です。不要な粒子や化学物質 不純物 マイクロチップの繊細な構造を破壊し、役に立たなくしてしまう可能性があります。ここが ガスが使われている。これらは超クリーンな環境を作り出し、新しい層の原料を提供し、電気の複雑な経路を切り開く化学的な「メス」として機能します。の 半導体製造プロセス の複雑なダンスです 化学反応、そしてガスがリードダンサーです。これらのガスの安定した、信頼性の高い、非常に純粋な供給がなければ、現代のエレクトロニクスは存在し得ないでしょう。

の 半導体製造に使用されるガス 標準的な工業製品ではありません。これらは、理解するのが難しい純度レベルを満たすように設計されており、多くの場合、10 億分の 1 単位、さらには 1 兆分の 1 単位で測定されます。なぜなら、そのパフォーマンスは、 半導体デバイス それは原子構造の完璧さに直接結びついています。不活性であるべきもの中の酸素または水蒸気の反応性分子 ガス 酸化を引き起こし、変化する可能性があります 電気的特性 回路の劣化や故障の原因となります。このため、 特殊ガス産業 テクノロジーの世界にとって非常に重要です。

半導体製造で使用されるガスの主なカテゴリは何ですか?

について話すとき 半導体製造におけるガス、それらは通常、その機能に基づいていくつかの主要なカテゴリに分類されます。これらのグループを理解すると、それぞれの役割が明確になります。 ガス 複合施設で遊ぶ 製造工程。単なる 1 つや 2 つのガスではありません。現代の 半導体工場 30以上の異なるものが必要です ガスと混合物が機能します。

まず、 バルクガス。これらは主力製品であり、施設全体で大量に使用されています。それらは工場の基本的な雰囲気であると考えてください。最も一般的なものは次のとおりです。

• 窒素 (N₂): チャンバーや機器をパージして汚染物質を除去し、不活性環境を作り出すために使用されます。
• 酸素 (O₂): 絶縁体として機能する高品質の二酸化ケイ素 (SiO₂) 層を成長させるために使用されます。
• 水素 (H₂): 表面の洗浄などに使用されます。 堆積 プロセス。
• アルゴン (Ar): アン 不活性ガス スパッタリングなどのプロセスのための安定した環境を作成するために使用されます。

次に、 特殊ガス、としても知られています 電子特殊ガス。これらは非常に具体的で、多くの場合、 反応的な または、エッチングや堆積という重要な作業を実行する危険なガス。使用される量は少ないですが、コストが非常に高く、非常に慎重な取り扱いが必要です。これらはさらに次のようなグループに分類できます。

• 堆積ガス: シラン (SiH₄) などのこれらのガスは、チップの層を構築するために使用される材料の供給源です。それらは分解して堆積します。 薄膜 の材料の シリコンウェーハ.
• エッチングガス: これらは 反応性ガス 材料を選択的に除去するために使用されます。例としては、四フッ化炭素 (CF₄) や 塩化水素 (塩酸)。それらは、 エッチング加工 回路パターンを彫ります。
• ドーパントガス: これらのガスは、「ドープ」するために使用されます。 シリコン、つまり、特定の機能を意図的に導入することを意味します。 不純物 ( ドーパント) を変更するには 電気的特性。これはトランジスタを作成するための基本です。一般 ドーパントガス アルシン (AsH₃) とホスフィン (PH₃) が含まれます。

窒素ガスは半導体工場でどのように主力として機能しますか?

もしあなたが通りを歩いていたとしたら、 半導体製造 最もユビキタスな施設 ガス あなたが遭遇するのは 窒素。必ずしもメインに参加するわけではありませんが、 化学反応 チップを構築するその役割は、反応が成功するための条件を作り出すために絶対に不可欠です。 窒素が使用されている 主にその不活性さのため。他の元素と反応しにくいため、完璧な「充填剤」になります。 ガス.

主な用途は、 窒素 パージし、不活性雰囲気を作り出しています。敏感になる前に 半導体プロセス 作業を開始するには、チャンバーに酸素、水蒸気、塵などの汚染物質が完全に存在しない必要があります。高純度 窒素 これらの不要な要素を押し出すためにチャンバーを通してフラッシュされます。これにより、製品を台無しにする偶発的な酸化やその他の反応が防止されます。 ウエハース。これと同じ原理が、物を運ぶツールや輸送ポッド (FOUP として知られる) にも適用されます。 シリコンウェーハ さまざまな段階の間で、 製造工程.

さらに、 窒素 ～で重要な役割を果たしている フォトリソグラフィー、回路設計をウエハー上に印刷するプロセス。現代の深紫外線（DUV）では リソグラフィー、レンズとの間のスペース ウエハース 超高純度で満たされています 窒素 （または アルゴン) 短波長の光が空気に吸収されずに通過できるようにします。この不活性環境がなければ、このプロセスは不可能です。私の工場への供給経験では、継続的、大量、高純度の製品が求められています。 窒素 供給は交渉の余地がありません。

完璧な環境を作り出す上でアルゴンはどのような役割を果たしますか?

窒素と同じように、 アルゴン 貴族です ガス、つまり化学的に 不活性な。しかし、 アルゴンが使用されている 原子量が重いことが有利な特定の用途に適しています。これらのアプリケーションの中で最も重要なものの 1 つは、スパッタリングまたはスパッタリングです。これは物理的な蒸気です 蒸着プロセス 配線を形成する薄い金属膜を敷設するために使用されます。 集積回路.

スパッタリングでは、真空チャンバー内に高電圧を印加します。 アルゴンガス。これにより、正に帯電したプラズマが生成されます。 アルゴン イオン。これらのイオンは加速され、堆積したい金属 (銅やアルミニウムなど) で作られた「ターゲット」に衝突します。衝突の力によって金属原子がターゲットから叩き落とされ、チャンバー内を飛び越えてターゲットをコーティングします。 シリコンウェーハ 薄く均一な層で。 アルゴン ターゲット原子を効果的に除去するのに十分な重さがある一方で、作成に役立つ金属膜と反応しないほど化学的に不活性であるため、これはこれに最適です。完璧なものを提供します 金属のスパッタ蒸着環境.

もう 1 つの重要な用途 アルゴン プラズマエッチング中です。この中で エッチング加工, アルゴン と混合されることが多いです 反応的な エッチング液 ガス。の アルゴン プラズマを安定させ、表面に物理的に衝撃を与え、化学エッチングを促進し、材料により正確な垂直のカットを作成するのに役立ちます。確実な供給 アルゴンガスシリンダー メタライゼーションや高度なエッチングを実行するあらゆる施設にとって重要です。

蒸着と洗浄に水素がどのように使用されるかを説明できますか?

窒素とアルゴンは反応しないことが評価されていますが、 水素 高く評価されている 反応的なただし、非常にクリーンで制御された方法で行われます。 水素が使われている 広範囲に 半導体製造 表面および特定の種類の洗浄用 堆積 エピタキシャル成長と呼ばれます。原子サイズが小さいため、他のガスでは不可能な方法で浸透して反応することができます。

新しいレイヤーを成長させる前に ウエハース、表面は原子レベルに至るまで完全にきれいでなければなりません。 水素ガス 「水素ベーク」と呼ばれる高温プロセスで使用され、表面に形成された自然酸化物（二酸化ケイ素の薄い自然発生層）を除去します。 シリコン 表面。の 水素 酸素と反応して水蒸気 (H₂O) を形成し、チャンバーからポンプで排出され、きれいな状態になります。 シリコン 表面は次のステップの準備ができています。

水素 の重要なコンポーネントでもあります エピタキシャル 成長（または「エピ」）、単結晶層を成長させるプロセス。 シリコン の上に シリコンウェーハ。この新しい層は完璧な結晶構造を持ち、正確に制御されています。 ドーパント レベル。 水素 運送業者として機能する ガス のために シリコン ソース ガス （シランやトリクロロシランなど）。また、浮遊酸素原子を除去することにより、クリーンな成長環境を確保します。このエピタキシャル層の品質はハイエンドプロセッサのパフォーマンスの基礎であり、プロセッサの純度を高めます。 水素ボンベ 絶対的に重要な供給です。

エッチングガスとは何ですか?また、どのようにして微細な回路を形成するのでしょうか?

蒸着が層を構築することであるとすれば、エッチングはそれらを選択的に削り取って回路パターンを作成することです。それを微細な彫刻と考えてください。を使用してパターンを定義した後、 フォトリソグラフィー、エッチング液 ガスは提供するために使用されます 化学的手段は、保護されていない領域から物質を除去することです。 ウエハース。これは、最も複雑かつ重要な手順の 1 つです。 チップ製造.

の エッチングに使用されるガス プロセスには通常、フッ素、塩素、または臭素ベースの化合物が使用されます。の選択 ガス エッチングされる材質によって異なります。

• フッ素系ガス (例: CF4、SF6、NF3) はエッチングに優れています。 シリコン そして二酸化ケイ素。
• 塩素系ガス (例: Cl2、BCl3、HCl) は、アルミニウムなどの金属のエッチングによく使用されます。

これら 反応性ガス プラズマチャンバーに導入されます。プラズマが破壊する ガス 分子が高度に分離される 反応的な イオンとラジカル。これらのラジカルは表面と反応します。 ウエハース、簡単にポンプで排出できる新しい揮発性化合物を形成し、材料を「エッチング」します。要求される精度は膨大です。目標は エッチ パターン化された層をアンダーカットすることなく、真っ直ぐ（異方的に）下に下げます。モダンな 半導体工場 複合体を使用する 混合ガス これを達成するためにプラズマ条件を注意深く制御します。

化学気相成長 (CVD) とは何ですか?またどのガスが関与しますか?

化学気相成長 (CVD) は基礎です 蒸着プロセス で 半導体製造。これは、電子機器を構成するさまざまな絶縁性および導電性の薄膜を作成するために使用される主な方法です。 半導体デバイス。基本的な考え方は、 ガス (またはガスの混合物) ウエハース。熱が原因で、 ガス ウェーハの表面で反応または分解し、目的の材料の固体膜を残します。

これらの各反応には、信じられないほど安定した条件と、非常に安定した条件が必要です。 高純度ガス。たとえば、シランを使用してポリシリコン層を堆積する場合、酸素は 不純物 で ガス 流れにより二酸化ケイ素が形成され、層の導電特性が損なわれます。これが、サプライヤーとして当社が以下のことに重点を置く理由です。 精製 そしてこれらの分析 堆積ガス。のライブラリ全体 バルク高純度特殊ガス 私たちが提供するのは、これらの厳しい要件を満たすことを目的としています。

超高純度が半導体ガスにとって最も重要な要素であるのはなぜですか?

これを誇張することはできません。 半導体産業, 純度 がすべてです。用語 高純度 99% や 99.9% という意味ではありません。のために 半導体ガス、私たちが話しているのは 超高純度 (UHP)、通常は 99.999% (「ファイブ ナイン」と呼ばれることが多い) 以上です。一部の重要な場合 プロセスガス、要件は 99.9999% (「シックス ナイン」)、またはそれ以上にすることができます。理由は簡単です。汚染物質がパフォーマンスを低下させるからです。

最新のマイクロチップの機能はナノメートル (10 億分の 1 メートル) 単位で測定されます。このスケールでは、単一の異物または不要な分子は、高速道路の真ん中にある岩のようなものです。アン 不純物 できる：

• 電気的特性を変更します。 漂遊ナトリウムイオンはトランジスタのしきい値電圧を変化させ、誤ったタイミングでスイッチをオンまたはオフにする可能性があります。
• 構造欠陥を作成する: 酸素分子は、エピタキシャル成長中に完全な結晶格子を破壊し、電子の流れを妨げる「転位」を生成する可能性があります。
• 短絡の原因: 金属粒子が 2 つの隣接する導電線を橋渡しし、完全な短絡を引き起こす可能性があります。
• 収量の削減: 存在する汚染物質が多いほど、それぞれのチップに欠陥のあるチップの数が多くなります。 ウエハース、収益性に直接影響します。

メーカーとして、当社が精製装置と分析装置に最大の投資を行っているのはこのためです。すべてのバッチ ガスが必要です 顧客が要求する10億分の1（ppb）または1兆分の1（ppt）の仕様を満たしていることを確認するためにテストされます。の 高純度ガスの需要 それが全体を動かすものです 特殊ガス市場 電子機器用。

高純度ガスの品質と信頼性の高い供給をどのようにして確保するのでしょうか?

マークのような調達担当者にとって、これは最も重要な質問です。高額な価格を設定しても意味がありません。 ガス 品質が安定していない、または出荷が遅れている。サプライヤーが不正な分析証明書を提供したり、分析証明書を出荷したりするという恐ろしい話を聞いたことがあります。 特殊ガス 税関で数週間滞留し、生産ラインが停止した。これらの問題点に対処することが当社のビジネス哲学の中核です。

品質の確保は次から始まります 精製 プロセス。当社では、極低温蒸留や特殊な吸着材などの高度なシステムを使用して、微量不純物を除去します。しかし、プロセスはそこで終わりません。最も重要なステップは検証です。当社では、ガスクロマトグラフ質量分析計 (GC-MS) などの最先端の分析機器を使用して、出荷前にすべてのシリンダーをテストします。当社は、すべてのバッチについて詳細かつ本物の分析証明書 (COA) をお客様に提供し、 ガス純度.

A 確実な供給 チェーンは方程式の残りの半分です。これには以下が含まれます。

• 堅牢なシリンダーの準備: シリンダー用 超高純度ガス 容器自体が汚染されないように、特別な洗浄と不動態化プロセスを経ます。 ガス.
• インテリジェントな物流: 当社は、高圧および場合によっては危険物の国際輸送に関する規制を理解している経験豊富な物流パートナーと協力しています。スムーズな通関のために必要な書類をすべて提供します。
• 明確なコミュニケーション: 当社の販売およびサポート チームは、定期的にアップデートを提供するよう訓練を受けています。生産から最終配送まで、注文のステータスを常に把握できます。私たちは、予測可能なことを理解しています 高純度ガスの供給 お客様が独自の生産スケジュールを管理するためには不可欠です。様々なご提案もさせていただいております 混合ガス 特定のプロセスのニーズを満たすオプション。

半導体業界におけるガスの将来はどうなるでしょうか?

の 半導体産業 決して立ち止まることはありません。ムーアの法則で予測されているように、チップメーカーは常に、より小さく、より高速で、より強力なデバイスの開発を目指しています。この絶え間ないイノベーションは、 ガスおよび混合物 彼らの製作に使用されます。に移動すると、 次世代半導体 技術の進歩により、形状サイズがわずか数ナノメートルまで縮小すると、ガス純度の要件はさらに厳しくなります。

私たちは、これまで以上に新しい素材を求める傾向が見られます。 シリコン窒化ガリウム (GaN) や炭化ケイ素 (SiC) など、新しくて異なる技術が必要です。 プロセスガス エッチングと蒸着用。また、FinFET やゲートオールアラウンド (GAA) トランジスタなど、より複雑な 3D アーキテクチャへの移行も進んでおり、これらのアーキテクチャでは、より高い精度が要求されます。 堆積 そして エッチ ステップ。これが意味するのは、 特殊ガス 産業界は常に革新を続けて新しい分子を開発し、さらに高いレベルを達成する必要があります。 精製.

サプライヤーとしての私の観点から見ると、未来はパートナーシップにあります。シリンダーを販売するだけではもはや十分ではありません。 ガス。私たちはお客様と緊密に連携しなければなりません。 電子機器製造 セクターが将来のテクノロジーロードマップを理解できるようになります。これにより、新しいニーズを予測できるようになります。 高純度ガス そしてそれらを供給するための生産能力と分析能力に投資します。目に見えない英雄たち 半導体 世界のガスは今後も技術進歩の最前線にあり続けるでしょう。

重要なポイント

要求の厳しい半導体市場向けに産業用ガスを調達する際に覚えておくべき最も重要な点は次のとおりです。

• 純度が最も重要です: 最も重要な要素は 1 つあります。 超高純度。汚染物質は、たとえ 10 億分の 1 レベルであっても、デバイスに致命的な故障を引き起こし、生産歩留まりを低下させる可能性があります。
• ガスには特定の働きがあります: ガスは交換できません。これらは、不活性雰囲気 (窒素、アルゴン) の作成、層の構築 (堆積ガス シランなど）、回路を彫る（エッチングガス CF₄など）。
• サプライチェーンは重要です: 信頼できるサプライヤーは、単に製品を販売するだけではありません。厳格なテストを通じて品質を保証し、本物の認証を提供し、複雑な物流を管理し、コストのかかる生産遅延を防ぐための明確なコミュニケーションを維持します。
• 技術的な知識が付加価値をもたらします: 理解 なぜ ある ガス 使用されており、 なぜ その純度は非常に重要であるため、自社の顧客にとってより効果的なパートナーとなり、品質を正当化し、長期的な信頼を築くことができます。
• 業界は進化しています: より小型でより強力なチップの推進は、より純粋な新しいチップの需要を意味します 特殊ガス 成長し続けるだけです。将来を見据えたサプライヤーと提携することが、常に優位に立つための鍵となります。