超高纯度气体在整个半导体供应链中必不可少。事实上，对于一个典型的晶圆厂来说，高纯度气体是仅次于硅本身的最大材料支出。在全球芯片短缺之后，该行业的扩张速度比以往任何时候都快——对高纯度气体的需求也在增加。

半导体制造中最常用的大宗气体是氮气、氦气、氢气和氩气。

氮

氮气占我们大气层的 78%，含量极其丰富。它也恰好是化学惰性的和不导电的。因此，氮气作为一种具有成本效益的惰性气体已进入多个行业领域。

半导体行业是氮气的主要消费者。一个现代化的半导体制造厂预计每小时要使用多达 50,000 立方米的氮气。在半导体制造中，氮气起着通用惰性和吹扫气体的作用，保护敏感的硅晶片免受空气中的活性氧和水分的影响。

氦

氦气是一种惰性气体。这意味着，与氮气一样，氦气具有化学惰性——但它还具有高导热性的额外优势。这在半导体制造中特别有用，使其能够有效地将热量从高能过程中传导出去，并有助于保护它们免受热损伤和不需要的化学反应。

氢

氢在整个电子制造过程中被广泛使用，半导体生产也不例外。特别是，氢气用于：

退火：硅晶片通常被加热到高温并缓慢冷却，以修复（退火）晶体结构。氢气用于将热量均匀地传递到晶圆，并协助重建晶体结构。

外延：超高纯氢在硅、锗等半导体材料的外延沉积中用作还原剂。

沉积：氢可以掺入硅薄膜中，使其原子结构更加无序，有助于提高电阻率。

等离子清洗：氢等离子在去除 UV 光刻中使用的光源中的锡污染方面特别有效。

氩气

氩气是另一种惰性气体，因此它与氮气和氦气一样表现出低反应性。然而，氩的低电离能使其在半导体应用中得到使用。由于氩气相对容易电离，因此它通常用作半导体制造中蚀刻和沉积反应的主要等离子气体。除此之外，氩还用于紫外光刻的准分子激光器中。

为什么纯度很重要

通常，半导体技术的进步是通过尺寸缩放实现的，新一代半导体技术的特征是更小的特征尺寸。这会产生多种好处：在给定体积中装入更多晶体管、改善电流、降低功耗和加快开关速度。

然而，随着临界尺寸的下降，半导体器件变得越来越精密。在单个原子的位置很重要的世界中，容错阈值非常严格。因此，现代半导体工艺要求工艺气体具有尽可能高的纯度。

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