En 2018, le marché mondial des gaz spéciaux pour circuits intégrés a atteint 4,512 milliards de dollars américains, soit une augmentation de 16 % par rapport à l'année précédente. Le fort taux de croissance de l'industrie des gaz spéciaux pour semi-conducteurs et l'immensité du marché ont accéléré le plan national de substitution des gaz spéciaux pour circuits intégrés.
Qu'est-ce qu'un gaz d'électrons ?
Les gaz électroniques désignent les matières premières essentielles à la fabrication de semi-conducteurs, d'écrans plats, de diodes électroluminescentes, de cellules solaires et d'autres produits électroniques. Ils sont largement utilisés dans les procédés de nettoyage, de gravure, de formation de couches minces, de dopage et autres. Leurs principaux domaines d'application comprennent l'industrie électronique, les cellules solaires, les communications mobiles, la navigation automobile, les systèmes audio et vidéo embarqués, l'aérospatiale, l'industrie militaire et bien d'autres.
Les gaz spéciaux pour l'électronique se répartissent en sept catégories selon leur composition chimique : silicium, arsenic, phosphore, bore, hydrures métalliques, halogénures et alcoolates métalliques. Selon leur application dans les circuits intégrés, on distingue les gaz de dopage, d'épitaxie, d'implantation ionique, de fabrication de diodes électroluminescentes (DEL), de gravure, de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) et les gaz d'équilibrage. Plus de 110 gaz spéciaux sont utilisés dans l'industrie des semi-conducteurs, dont une trentaine sont couramment employés.
L'industrie de la production de semi-conducteurs distingue généralement deux types de gaz : les gaz courants et les gaz spéciaux. Les gaz courants, tels que N₂, H₂, O₂, Ar et He, sont fournis en grande quantité et utilisés de manière centralisée. Les gaz spéciaux, quant à eux, désignent certains gaz chimiques employés dans le processus de fabrication des semi-conducteurs, notamment pour l'extension, l'injection d'ions, le mélange, le lavage et la formation de masques. On les appelle aujourd'hui gaz spéciaux pour l'électronique ; parmi eux, on trouve des gaz de haute pureté comme SiH₄, PH₃, AsH₃, B₂H₆, N₂O, NH₃, SF₆, NF₃, CF₄, BCl₃, BF₃, HCl et Cl₂.
Dans l'ensemble du processus de production de l'industrie des semi-conducteurs, de la croissance des puces à l'encapsulation finale des dispositifs, presque chaque étape est indissociable des gaz spéciaux pour l'électronique. La variété des gaz utilisés et les exigences de haute qualité font des gaz spéciaux pour l'électronique des matériaux semi-conducteurs essentiels.
Ces dernières années, la Chine a vu ses capacités de production de composants électroniques majeurs, tels que les semi-conducteurs et les écrans, augmenter, et la demande de matériaux chimiques électroniques de substitution aux importations est forte. Les gaz électroniques jouent un rôle de plus en plus important dans l'industrie des semi-conducteurs. Le secteur chinois des gaz électroniques devrait connaître une croissance rapide.
Les gaz spéciaux utilisés en électronique doivent répondre à des exigences de pureté très élevées. En effet, une pureté insuffisante favorise la formation d'une couche d'oxyde à la surface du semi-conducteur par des impuretés telles que la vapeur d'eau et l'oxygène, ce qui réduit la durée de vie des dispositifs électroniques. De plus, la présence de particules d'impuretés dans ces gaz peut provoquer des courts-circuits et endommager les circuits. L'amélioration de la pureté est donc essentielle pour optimiser le rendement et les performances de la production de dispositifs électroniques.
Avec le développement continu de l'industrie des semi-conducteurs, le processus de fabrication des puces ne cesse de s'améliorer et atteint désormais 5 nm, ce qui nous rapproche de la limite de la loi de Moore, soit un vingtième du diamètre d'un cheveu (environ 0,1 mm). De ce fait, les exigences relatives à la pureté du gaz spécifique à l'électronique produit par les semi-conducteurs sont également accrues.
Date de publication : 15 décembre 2021
