Gazele de puritate ultra-înaltă (UHP) sunt sângele vital al industriei semiconductoarelor. Pe măsură ce cererea fără precedent și întreruperile lanțurilor globale de aprovizionare cresc prețul gazului la presiune ultra-înaltă, noile practici de proiectare și fabricare a semiconductorilor cresc nivelul necesar de control al poluării. Pentru producătorii de semiconductori, a putea asigura puritatea gazului UHP este mai important ca niciodată.

Gazele de puritate ultra-înaltă (UHP) sunt absolut esențiale în producția modernă de semiconductori

Una dintre principalele aplicații ale gazului UHP este inertizarea: gazul UHP este utilizat pentru a oferi o atmosferă de protecție în jurul componentelor semiconductoare, protejându-le astfel de efectele dăunătoare ale umidității, oxigenului și altor contaminanți din atmosferă. Cu toate acestea, inertizarea este doar una dintre multele funcții diferite pe care le îndeplinesc gazele în industria semiconductoarelor. De la gaze de plasmă primară la gaze reactive utilizate în gravare și recoacere, gazele de ultra-înaltă presiune sunt utilizate în multe scopuri diferite și sunt esențiale de-a lungul lanțului de aprovizionare cu semiconductori.

Unele dintre gazele „de bază” din industria semiconductoarelor includazot(utilizat ca curățenie generală și gaz inert),argon(utilizat ca gaz plasmatic primar în reacțiile de gravare și depunere),heliu(utilizat ca gaz inert cu proprietăți speciale de transfer termic) șihidrogen(joacă roluri multiple în recoacere, depunere, epitaxie și curățare cu plasmă).

Pe măsură ce tehnologia semiconductoarelor a evoluat și s-a schimbat, la fel au evoluat și gazele utilizate în procesul de fabricație. Astăzi, fabricile de producție de semiconductori folosesc o gamă largă de gaze, de la gaze nobile precumcriptonşineonla specii reactive, cum ar fi trifluorura de azot (NF3) şi hexafluorura de wolfram (WF6).

Cerere în creștere pentru puritate

De la inventarea primului microcip comercial, lumea a asistat la o creștere uimitoare aproape exponențială a performanței dispozitivelor semiconductoare. În ultimii cinci ani, una dintre cele mai sigure modalități de a obține acest tip de îmbunătățire a performanței a fost prin „size scaling”: reducerea dimensiunilor cheie ale arhitecturilor de cip existente pentru a stoarce mai mulți tranzistori într-un spațiu dat. În plus, dezvoltarea de noi arhitecturi de cip și utilizarea materialelor de ultimă oră au produs salturi în performanța dispozitivului.

Astăzi, dimensiunile critice ale semiconductorilor de ultimă oră sunt acum atât de mici încât scalarea dimensiunilor nu mai este o modalitate viabilă de a îmbunătăți performanța dispozitivului. În schimb, cercetătorii de semiconductori caută soluții sub formă de materiale noi și arhitecturi de cip 3D.

Decenii de neobosit reproiectare înseamnă că dispozitivele semiconductoare de astăzi sunt mult mai puternice decât microcipurile de altădată – dar sunt și mai fragile. Apariția tehnologiei de fabricare a plachetelor de 300 mm a crescut nivelul de control al impurităților necesar pentru fabricarea semiconductoarelor. Chiar și cea mai mică contaminare dintr-un proces de fabricație (în special gazele rare sau inerte) poate duce la defecțiuni catastrofale ale echipamentelor – așa că puritatea gazului este acum mai importantă ca niciodată.

Pentru o fabrică tipică de fabricare a semiconductoarelor, gazul de puritate ultra-înaltă este deja cea mai mare cheltuială cu materiale după siliciu însuși. Se așteaptă că aceste costuri vor crește pe măsură ce cererea de semiconductori crește la noi culmi. Evenimentele din Europa au provocat perturbări suplimentare pe piața tensionată a gazelor naturale de ultraînaltă presiune. Ucraina este unul dintre cei mai mari exportatori de produse de înaltă puritate din lumeneonsemne; Invazia Rusiei înseamnă că rezervele de gaze rare sunt constrânse. Acest lucru a dus, la rândul său, la lipsuri și prețuri mai mari la alte gaze nobile, cum ar ficriptonşixenon.