Gazy ultra-wysokiej czystości (UHP) są siłą napędową przemysłu półprzewodnikowego. Ponieważ bezprecedensowe popyt i zakłócenia globalnych łańcuchów dostaw zwiększają cenę bardzo wysokiego ciśnienia gaz, nowe praktyki projektowania i produkcji półprzewodników zwiększają poziom kontroli zanieczyszczenia. Dla producentów półprzewodnikowych możliwość zapewnienia, że ​​czystość gazu UHP jest ważniejsza niż kiedykolwiek.

Gazy ultra wysokiej czystości (UHP) są absolutnie krytyczne we współczesnej produkcji półprzewodników

Jednym z głównych zastosowań gazu UHP jest bezwładność: gaz UHP służy do zapewnienia atmosfery ochronnej wokół składników półprzewodników, chroniąc je przed szkodliwymi skutkami wilgoci, tlenu i innych zanieczyszczeń w atmosferze. Jednak bezwładność jest tylko jedną z wielu różnych funkcji, które gazy wykonują w przemyśle półprzewodników. Od pierwotnych gazów w osoczu po gazy reaktywne stosowane w trawieniu i wyżarzaniu, do wielu różnych celów stosowane są gazy ultra wysokie ciśnieniowe i są niezbędne w całym łańcuchu dostaw półprzewodników.

Niektóre z „podstawowych” gazów w branży półprzewodników obejmująazot(używane jako ogólne czyszczenie i gaz obojętny),argon(stosowany jako pierwotny gaz w osoczu w reakcjach trawienia i osadzania),hel(używane jako gaz obojętny o specjalnych właściwościach przenoszenia ciepła) iwodór(Odgrywa wiele ról w wyżarzaniu, osadzaniu, epitaksji i czyszczeniu plazmy).

W miarę ewolucji i zmiany technologii półprzewodników, podobnie jak gazy stosowane w procesie produkcyjnym. Dziś zakłady produkcyjne półprzewodników wykorzystują szeroką gamę gazów, od gazów szlachetnych, takich jakkryptonIneondo gatunków reaktywnych, takich jak trifluorek azotu (NF 3) i heksakfluorek wolframowy (WF 6).

Rosnące zapotrzebowanie na czystość

Od czasu wynalezienia pierwszego komercyjnego mikroczipu świat był świadkiem zadziwiającego niemal eksponoralnego wzrostu wydajności urządzeń półprzewodnikowych. W ciągu ostatnich pięciu lat jednym z najpewniejszych sposobów osiągnięcia tego rodzaju poprawy wydajności było „skalowanie rozmiarów”: zmniejszenie kluczowych wymiarów istniejących architektur chipów w celu wciśnięcia większej liczby tranzystorów w daną przestrzeń. Oprócz tego rozwój nowych architektur chipów i stosowanie najnowocześniejszych materiałów wywołały skoki w wydajności urządzeń.

Dziś krytyczne wymiary najnowocześniejszych półprzewodników są teraz tak małe, że skalowanie rozmiarów nie jest już realnym sposobem na poprawę wydajności urządzenia. Zamiast tego badacze półprzewodników szukają rozwiązań w postaci nowatorskich materiałów i architektur chipowych 3D.

Dziesięciolecia niestrudzonego przeprojektowania oznaczają, że dzisiejsze urządzenia półprzewodników są znacznie silniejsze niż stare mikroczipe - ale są również bardziej kruche. Pojawienie się technologii wytwarzania waflów 300 mm zwiększyło poziom kontroli zanieczyszczeń wymaganych do produkcji półprzewodnikowej. Nawet najmniejsze zanieczyszczenie w procesie produkcyjnym (szczególnie rzadkie lub obojętne gazy) może prowadzić do katastrofalnej awarii sprzętu - więc czystość gazu jest teraz ważniejsza niż kiedykolwiek.

W przypadku typowej instalacji wytwarzania półprzewodnikowego gaz ultra-wysokiej czystości jest już największym kosztem materiału po samym krzemie. Oczekuje się, że koszty te wzrosną, ponieważ popyt na półprzewodniki wzrasta na nowe wyżyny. Wydarzenia w Europie spowodowały dodatkowe zakłócenia na napięty rynek gazu ziemnego o ultra wysokim ciśnieniu. Ukraina jest jednym z największych na świecie eksporterów o wysokiej czystościneonznaki; Inwazja rosyjska oznacza, że ​​dostarczenia rzadkiego gazu są ograniczone. To z kolei doprowadziło do niedoborów i wyższych cen innych szlachetnych gazów, takich jakkryptonIksenon.