Gazy o ultrawysokiej czystości (UHP) są siłą napędową przemysłu półprzewodnikowego. W obliczu bezprecedensowego popytu i zakłóceń w globalnych łańcuchach dostaw, które podnoszą cenę gazu pod ultrawysokim ciśnieniem, nowe metody projektowania i produkcji półprzewodników zwiększają wymagany poziom kontroli zanieczyszczeń. Dla producentów półprzewodników zapewnienie czystości gazu UHP jest ważniejsze niż kiedykolwiek.

Gazy o ultrawysokiej czystości (UHP) są absolutnie niezbędne w nowoczesnej produkcji półprzewodników

Jednym z głównych zastosowań gazu UHP jest inertyzacja: gaz UHP służy do zapewnienia atmosfery ochronnej wokół elementów półprzewodnikowych, chroniąc je w ten sposób przed szkodliwym działaniem wilgoci, tlenu i innych zanieczyszczeń. Jednak inertyzacja to tylko jedna z wielu funkcji, jakie gazy pełnią w przemyśle półprzewodnikowym. Od gazów plazmowych po gazy reaktywne stosowane w trawieniu i wyżarzaniu, gazy pod ultrawysokim ciśnieniem są wykorzystywane do wielu różnych celów i odgrywają kluczową rolę w całym łańcuchu dostaw półprzewodników.

Niektóre z „podstawowych” gazów w przemyśle półprzewodnikowym obejmują:azot(stosowany jako środek czyszczący i gaz obojętny)argon(stosowany jako podstawowy gaz plazmowy w reakcjach trawienia i osadzania),hel(stosowany jako gaz obojętny o specjalnych właściwościach przenoszenia ciepła) iwodór(pełni wieloraką rolę w wyżarzaniu, osadzaniu, epitaksji i czyszczeniu plazmowym).

Wraz z rozwojem i zmianami technologii półprzewodników, zmieniały się również gazy używane w procesie produkcyjnym. Obecnie zakłady produkujące półprzewodniki wykorzystują szeroką gamę gazów, od gazów szlachetnych, takich jakkryptonIneondo reaktywnych związków, takich jak trójfluorek azotu (NF 3 ) i sześciofluorek wolframu (WF 6 ).

Rosnące zapotrzebowanie na czystość

Od czasu wynalezienia pierwszego komercyjnego mikroprocesora, świat był świadkiem zdumiewającego, niemal wykładniczego wzrostu wydajności urządzeń półprzewodnikowych. W ciągu ostatnich pięciu lat jednym z najpewniejszych sposobów osiągnięcia tego rodzaju poprawy wydajności było „skalowanie rozmiaru”: zmniejszanie kluczowych wymiarów istniejących architektur chipów w celu umieszczenia większej liczby tranzystorów w danej przestrzeni. Ponadto, rozwój nowych architektur chipów i zastosowanie najnowocześniejszych materiałów zaowocowały skokowym wzrostem wydajności urządzeń.

Obecnie krytyczne wymiary najnowocześniejszych półprzewodników są tak małe, że skalowanie rozmiarów nie jest już realnym sposobem na poprawę wydajności urządzeń. Zamiast tego badacze półprzewodników poszukują rozwiązań w postaci nowych materiałów i architektur układów scalonych 3D.

Dekady nieustannego udoskonalania sprawiły, że dzisiejsze urządzenia półprzewodnikowe są znacznie wydajniejsze niż dawne mikroprocesory – ale jednocześnie bardziej delikatne. Pojawienie się technologii produkcji płytek półprzewodnikowych o średnicy 300 mm zwiększyło poziom kontroli zanieczyszczeń wymagany w produkcji półprzewodników. Nawet najmniejsze zanieczyszczenie w procesie produkcyjnym (zwłaszcza gazami szlachetnymi lub obojętnymi) może doprowadzić do katastrofalnej awarii sprzętu – dlatego czystość gazu jest teraz ważniejsza niż kiedykolwiek.

W przypadku typowego zakładu produkcji półprzewodników, gaz o ultrawysokiej czystości jest już największym kosztem materiałowym, zaraz po samym krzemie. Oczekuje się, że koszty te będą rosły wraz ze wzrostem popytu na półprzewodniki do niespotykanych dotąd poziomów. Wydarzenia w Europie spowodowały dodatkowe zakłócenia na napiętym rynku gazu ziemnego o ultrawysokim ciśnieniu. Ukraina jest jednym z największych eksporterów gazu o wysokiej czystości na świecie.neonZnaki; inwazja Rosji oznacza ograniczenia dostaw tego rzadkiego gazu. To z kolei doprowadziło do niedoborów i wzrostu cen innych gazów szlachetnych, takich jakkryptonIksenon.