Conheça a importância dos gases especiais na indústria de semicondutores

Desde microprocessadores em computadores até chips em smartphones, a demanda por componentes eletrônicos de alto desempenho tem contribuído para a busca de avanços significativos na fabricação de semicondutores.

Um aspecto fundamental nesse cenário é a utilização estratégica de gases, que desempenham funções específicas em diversas etapas.

Neste texto, vamos apresentar em detalhes essa relação entre a tecnologia dos semicondutores e o uso de diferentes tipos gases, destacando como cada aplicação contribui para a eficiência dos processos.

Qual o papel dos gases na indústria de semicondutores?

As funções dos gases nesse cenário variam desde a criação de ambientes controlados até a manipulação precisa da estrutura atômica dos semicondutores. 

Em ambientes de salas limpas, por exemplo, onde até mesmo partículas de poeira podem comprometer a qualidade dos semicondutores, gases como nitrogênio e argônio, são usados para criar atmosferas controladas, mantendo uma condição ideal para a produção.

Em quais etapas os gases estão presentes?

A fabricação de semicondutores inicia-se com um wafer de silício, um material semicondutor puro, onde várias camadas finas são adicionadas à sua superfície.  

Isso é realizado por meio de reações químicas de deposição (adição) e corrosão (subtração), em que gases reativos como trifluoreto de nitrogênio (NF3), hexafluoreto de tungstênio (WF6) e óxido nitroso (N2O) são utilizados. 

Os gases têm papéis específicos nessas etapas, determinando as características das camadas formadas. Além disso, eles são empregados no processo de 'doping', onde as propriedades do cristal semicondutor são alteradas para aprimorar sua condutividade.  

Os gases também desempenham um papel na limpeza das câmaras de processo, mantendo um ambiente adequado para as etapas subsequentes. 

O desafio nesse cenário é a escala. As estruturas produzidas operam na faixa de nanômetros, demandando uma reprodutibilidade rigorosa para garantir padrões de qualidade e confiabilidade consistentes.

O que são gases de alta pureza?

Gases de alta pureza são aqueles que foram cuidadosamente purificados para remover impurezas, contaminantes e partículas que poderiam comprometer a qualidade do processo de fabricação. Esses gases são submetidos a processos rigorosos de purificação para atender aos requisitos extremamente exigentes da indústria de semicondutores.

Qual a importância dos gases puros na fabricação de semicondutores?

Evitar a contaminação

Qualquer contaminação durante a produção de semicondutores pode afetar significativamente a eficiência e confiabilidade dos dispositivos. Gases impuros podem introduzir partículas estranhas que interferem nos padrões precisos e na funcionalidade dos semicondutores.

Preservar a estrutura atômica

A preservação da estrutura atômica garante que os semicondutores possuam as propriedades elétricas desejadas. Impurezas nos gases podem levar a defeitos na estrutura atômica do material semicondutor, comprometendo a condutividade e a funcionalidade.

Ambientes controlados

Os gases de alta pureza são fundamentais para criar ambientes controlados em salas limpas. A presença de impurezas no ar pode contaminar os wafers de silício, prejudicando a eficácia das etapas subsequentes do processo de fabricação.

Processos de litografia precisos

Em especial, na etapa de litografia, onde padrões microscópicos são transferidos para o wafer, a presença de impurezas nos gases pode resultar em padrões imprecisos, comprometendo a resolução e a qualidade dos circuitos.

Dopagem controlada

Na dopagem, onde impurezas são introduzidas intencionalmente para modificar as propriedades elétricas dos semicondutores, a precisão na quantidade e tipo de impurezas é essencial. Gases de alta pureza garantem esse controle preciso.

Prevenção de oxidação

Durante a encapsulação final, gases inertes de alta pureza são frequentemente utilizados para prevenir a oxidação dos semicondutores. A oxidação comprometeria a integridade dos componentes eletrônicos ao longo do tempo.

Quais cuidados tomar na produção de semicondutores?

A fabricação de semicondutores é um processo altamente delicado e preciso, exigindo uma atenção especial para garantir a qualidade, confiabilidade e desempenho dos dispositivos eletrônicos finais.  

Abaixo, estão alguns dos cuidados essenciais para o sucesso da produção:

Controle de contaminação

Implementar medidas rigorosas para evitar a contaminação é essencial. Isso inclui a adoção de vestimentas adequadas, procedimentos de lavagem e higiene do local rigorosos e a utilização de ferramentas e equipamentos limpos.

Monitoramento da qualidade dos wafers

Realizar uma avaliação constante da qualidade dos wafers é fundamental. Qualquer imperfeição, como arranhões ou irregularidades na superfície, pode comprometer o desempenho do semicondutor

Gestão precisa de gases e reagentes

É importante manter uma gestão dos gases utilizados durante as diversas etapas do processo. A quantidade, pureza e sequência correta são fundamentais para a qualidade final do semicondutor.

Controle de temperatura durante a litografia

Durante o processo de litografia, garantir um controle preciso da temperatura é essencial para a reprodução fiel dos padrões no wafer. Variações na temperatura podem resultar em padrões imprecisos e falhas no dispositivo.

Calibração regular de equipamentos

Calibrar regularmente os equipamentos é uma prática indispensável. Equipamentos descalibrados podem fornecer resultados incorretos, comprometendo a qualidade e consistência da produção

Treinamento e certificação da equipe

Investir em treinamento contínuo e certificação da equipe é fundamental. A precisão e consistência na execução das etapas do processo dependem diretamente do conhecimento e habilidades da equipe envolvida.

Gestão de resíduos

Implementar práticas sustentáveis na gestão de resíduos também é uma consideração importante. Resíduos químicos e materiais devem ser tratados de forma adequada para minimizar impactos ambientais.

Testes de qualidade e Controle Estatístico de Processos (CEP)

Realizar testes de qualidade regulares e implementar o Controle Estatístico de Processos (CEP) ajuda a identificar variações indesejadas e a manter a consistência na produção. 

Por que escolher a Air Liquide?

A escolha cuidadosa e a aplicação precisa dos gases na fabricação de semicondutores não são apenas aspectos técnicos, mas sim estratégias fundamentais para garantir a qualidade e o desempenho dos dispositivos eletrônicos.

À medida que a busca por inovação persiste, a indústria de semicondutores continuará a depender desses gases como aliados essenciais na criação da tecnologia que define nossa era digital. Por isso, apostar em empresas experientes e renomadas é a melhor forma de garantir o fornecimento de gases industriais, com segurança.

Fornecemos uma grande variedade de gases de qualidade, incluindo gases puros, misturas de gases, pré-definidas ou customizadas, instalações e acessórios, com precisão, rastreabilidade e garantia de órgãos certificadores.