Gasser med ultrahøy renhet (UHP) er livsnerven i halvlederindustrien. Ettersom enestående etterspørsel og forstyrrelser i globale forsyningskjeder presser opp prisen på ultrahøytrykksgass, øker ny design og produksjonspraksis for halvledere behovet for forurensningskontroll. For halvlederprodusenter er det viktigere enn noen gang å kunne sikre renheten til UHP-gass.

Gasser med ultrahøy renhet (UHP) er helt kritiske i moderne halvlederproduksjon

En av hovedapplikasjonene til UHP-gass er inertisering: UHP-gass brukes til å gi en beskyttende atmosfære rundt halvlederkomponenter, og dermed beskytte dem mot de skadelige effektene av fuktighet, oksygen og andre forurensninger i atmosfæren. Inertisering er imidlertid bare en av mange forskjellige funksjoner som gasser utfører i halvlederindustrien. Fra primære plasmagasser til reaktive gasser som brukes i etsing og gløding, brukes ultrahøytrykksgasser til mange forskjellige formål og er essensielle i hele halvlederforsyningskjeden.

Noen av "kjerne"-gassene i halvlederindustrien inkluderernitrogen(brukes som generell rengjøring og inertgass),argon(brukes som den primære plasmagassen i etse- og avsetningsreaksjoner),helium(brukes som en inert gass med spesielle varmeoverføringsegenskaper) oghydrogen(spiller flere roller i utglødning, avsetning, epitaksi og plasmarensing).

Ettersom halvlederteknologien har utviklet seg og endret seg, har også gassene som brukes i produksjonsprosessen. I dag bruker halvlederproduksjonsanlegg et bredt spekter av gasser, fra edle gasser som f.eks.kryptonogneontil reaktive arter som nitrogentrifluorid (NF 3 ) og wolframheksafluorid (WF 6 ).

Økende etterspørsel etter renhet

Siden oppfinnelsen av den første kommersielle mikrobrikken har verden vært vitne til en forbløffende nesten eksponentiell økning i ytelsen til halvlederenheter. I løpet av de siste fem årene har en av de sikreste måtene å oppnå denne typen ytelsesforbedring vært gjennom "størrelsesskalering": å redusere nøkkeldimensjonene til eksisterende brikkearkitekturer for å presse flere transistorer inn i et gitt rom. I tillegg til dette har utviklingen av nye brikkearkitekturer og bruk av banebrytende materialer gitt sprang i enhetens ytelse.

I dag er de kritiske dimensjonene til banebrytende halvledere nå så små at størrelsesskalering ikke lenger er en levedyktig måte å forbedre enhetens ytelse på. I stedet leter halvlederforskere etter løsninger i form av nye materialer og 3D-brikkearkitekturer.

Tiår med utrettelig redesign betyr at dagens halvlederenheter er langt kraftigere enn gamle mikrobrikker – men de er også mer skjøre. Fremkomsten av 300 mm wafer-teknologi har økt nivået av urenhetskontroll som kreves for halvlederproduksjon. Selv den minste forurensning i en produksjonsprosess (spesielt sjeldne eller inerte gasser) kan føre til katastrofal utstyrssvikt – så gassrenhet er nå viktigere enn noensinne.

For et typisk fabrikasjonsanlegg for halvledere er gass med ultrahøy renhet allerede den største materialkostnaden etter selve silisiumet. Disse kostnadene forventes bare å øke når etterspørselen etter halvledere stiger til nye høyder. Hendelser i Europa har forårsaket ytterligere forstyrrelser i det spente markedet for naturgass med ultrahøyt trykk. Ukraina er en av verdens største eksportører av høy renhetneontegn; Russlands invasjon betyr at forsyningen av sjeldne gass blir begrenset. Dette førte igjen til mangel og høyere priser på andre edelgasser som f.ekskryptonogxenon.