Gazy o ultrawysokiej czystości (UHP) stanowią siłę napędową przemysłu półprzewodników. Ponieważ bezprecedensowy popyt i zakłócenia w globalnych łańcuchach dostaw powodują wzrost cen gazu pod ultrawysokim ciśnieniem, nowe praktyki w zakresie projektowania i produkcji półprzewodników zwiększają niezbędny poziom kontroli zanieczyszczeń. Dla producentów półprzewodników możliwość zapewnienia czystości gazu UHP jest ważniejsza niż kiedykolwiek.

Gazy o ultrawysokiej czystości (UHP) mają absolutnie kluczowe znaczenie 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 w atmosferze. Jednakże inertyzacja to tylko jedna z wielu różnych funkcji, jakie pełnią gazy w przemyśle półprzewodników. Od pierwotnych gazów plazmowych po gazy reaktywne stosowane w procesie trawienia i wyżarzania, gazy o ultrawysokim ciśnieniu są wykorzystywane do wielu różnych celów i są niezbędne w całym łańcuchu dostaw półprzewodników.

Niektóre z gazów „rdzeniowych” w przemyśle półprzewodników obejmująazot(stosowany jako ogólny gaz czyszczący i obojętny),argon(stosowany jako główny gaz plazmowy w reakcjach trawienia i osadzania),hel(stosowany jako gaz obojętny o specjalnych właściwościach przenoszenia ciepła) iwodór(odgrywa wiele ról w wyżarzaniu, osadzaniu, epitaksji i czyszczeniu plazmowym).

Wraz z ewolucją i zmianami technologii półprzewodników zmieniają się także gazy stosowane w procesie produkcyjnym. Obecnie zakłady produkujące półprzewodniki wykorzystują szeroką gamę gazów, począwszy od gazów szlachetnych takich jak npkryptonIneondo reaktywnych związków, takich jak trifluorek azotu (NF 3 ) i sześciofluorek wolframu (WF 6 ).

Rosnące zapotrzebowanie na czystość

Od czasu wynalezienia pierwszego komercyjnego mikrochipu 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 upchnięcia większej liczby tranzystorów w danej przestrzeni. Oprócz tego rozwój nowych architektur chipów i zastosowanie najnowocześniejszych materiałów spowodowało skokowy wzrost wydajności urządzeń.

Obecnie krytyczne wymiary najnowocześniejszych półprzewodników są 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 trójwymiarowych architektur chipów.

Dziesięciolecia niestrudzonego przeprojektowywania oznaczają, że dzisiejsze urządzenia półprzewodnikowe są znacznie potężniejsze niż stare mikrochipy, ale są też delikatniejsze. Pojawienie się technologii wytwarzania płytek o grubości 300 mm zwiększyło poziom kontroli zanieczyszczeń wymagany przy produkcji półprzewodników. Nawet najmniejsze zanieczyszczenie w procesie produkcyjnym (zwłaszcza gazy rzadkie lub obojętne) może prowadzić do katastrofalnej w skutkach awarii sprzętu – dlatego czystość gazu jest teraz ważniejsza niż kiedykolwiek.

W przypadku typowego zakładu produkującego półprzewodniki gaz o ultrawysokiej czystości stanowi już największy koszt materiałowy po samym krzemie. Oczekuje się, że koszty te wzrosną jedynie w miarę wzrostu popytu na półprzewodniki. Wydarzenia w Europie spowodowały dodatkowe zakłócenia na napiętym rynku gazu ziemnego pod ultrawysokim ciśnieniem. Ukraina jest jednym z największych na świecie eksporterów wysokiej czystościneonznaki; Inwazja Rosji oznacza ograniczenia dostaw rzadkiego gazu. To z kolei doprowadziło do niedoborów i wyższych cen innych gazów szlachetnych, takich jakkryptonIksenon.