Ultra-high purity (UHP) -kaasut ovat puolijohdeteollisuuden elinehto. Koska ennennäkemätön kysyntä ja maailmanlaajuisten toimitusketjujen häiriöt nostavat ultrakorkeapainekaasun hintaa, uudet puolijohteiden suunnittelu- ja valmistuskäytännöt lisäävät tarvittavaa saastumisen hallintaa. Puolijohdevalmistajille UHP-kaasun puhtauden varmistaminen on tärkeämpää kuin koskaan.

Ultra High Purity (UHP) -kaasut ovat ehdottoman kriittisiä nykyaikaisessa puolijohteiden valmistuksessa

Yksi UHP-kaasun pääsovelluksista on inertointi: UHP-kaasua käytetään suojaamaan puolijohdekomponentteja ja siten suojaamaan niitä kosteuden, hapen ja muiden ilmakehän epäpuhtauksien haitallisilta vaikutuksilta. Inertointi on kuitenkin vain yksi monista eri toiminnoista, joita kaasut suorittavat puolijohdeteollisuudessa. Primäärisistä plasmakaasuista syövytyksessä ja hehkutuksessa käytettyihin reaktiivisiin kaasuihin ultrakorkeapainekaasuja käytetään moniin eri tarkoituksiin, ja ne ovat välttämättömiä koko puolijohteiden toimitusketjussa.

Jotkut puolijohdeteollisuuden "ydinkaasuista" sisältävättyppeä(käytetään yleispuhdistusaineena ja inerttikaasuna),argon(käytetään ensisijaisena plasmakaasuna syövytys- ja saostusreaktioissa),heliumia(käytetään inerttinä kaasuna, jolla on erityisiä lämmönsiirtoominaisuuksia) javety(sillä on useita rooleja hehkutuksessa, kerrostuksessa, epitaksissa ja plasmapuhdistuksessa).

Puolijohdetekniikan kehittyessä ja muuttuessa ovat myös valmistusprosessissa käytetyt kaasut. Nykyään puolijohdetehtaissa käytetään laajaa valikoimaa kaasuja jalokaasuista, kutenkryptonjaneonreaktiivisille lajeille, kuten typpitrifluoridille (NF 3 ) ja volframiheksafluoridille (WF 6 ).

Kasvava puhtauden kysyntä

Ensimmäisen kaupallisen mikrosirun keksimisen jälkeen puolijohdelaitteiden suorituskyky on kasvanut hämmästyttävän lähes eksponentiaalisesti. Viimeisen viiden vuoden aikana yksi varmimmista tavoista saavuttaa tällainen suorituskyvyn parantaminen on ollut "koon skaalaaminen": olemassa olevien siruarkkitehtuurien keskeisten mittojen pienentäminen, jotta voidaan puristaa enemmän transistoreita tiettyyn tilaan. Tämän lisäksi uusien siruarkkitehtuurien kehittäminen ja uusimpien materiaalien käyttö ovat tuottaneet harppauksia laitteiden suorituskyvyssä.

Nykyään huippuluokan puolijohteiden kriittiset mitat ovat nyt niin pieniä, että koon skaalaus ei ole enää varteenotettava tapa parantaa laitteen suorituskykyä. Sen sijaan puolijohdetutkijat etsivät ratkaisuja uusien materiaalien ja 3D-siruarkkitehtuurien muodossa.

Vuosikymmenten väsymätön uudelleensuunnittelu tarkoittaa, että nykyiset puolijohdelaitteet ovat paljon tehokkaampia kuin vanhat mikrosirut – mutta ne ovat myös hauraampia. 300 mm:n kiekkojen valmistusteknologian tulo on lisännyt puolijohteiden valmistuksessa vaadittavaa epäpuhtauksien hallintaa. Pieninkin saastuminen valmistusprosessissa (erityisesti harvinaiset tai inertit kaasut) voi johtaa katastrofaalisiin laitevioihin – joten kaasun puhtaus on nyt tärkeämpää kuin koskaan.

Tyypilliselle puolijohdetehtaalle erittäin puhdas kaasu on jo suurin materiaalikustannus itse piin jälkeen. Näiden kustannusten odotetaan vain kasvavan puolijohteiden kysynnän noustessa uusiin korkeuksiin. Euroopan tapahtumat ovat aiheuttaneet lisähäiriöitä jännittyneille ultrakorkeapaineisille maakaasumarkkinoille. Ukraina on yksi maailman suurimmista erittäin puhtaiden tuotteiden viejistäneonmerkit; Venäjän hyökkäys tarkoittaa, että harvinaisen kaasun toimituksia rajoitetaan. Tämä puolestaan ​​johti pulaan ja muiden jalokaasujen hintojen nousuun, kutenkryptonjaxenon.