Ultrahøy renhet (UHP) er livsnerven i halvlederindustrien. Ettersom enestående etterspørsel og forstyrrelser i globale forsyningskjeder presser opp prisen på ultrahøytrykksgass, øker nye design- og produksjonspraksiser for halvledere nivået av forurensningskontroll som trengs. For halvlederprodusenter er det viktigere enn noensinne å kunne sikre renheten til UHP-gass.

Ultrahøyrenthetsgasser (UHP) er helt avgjørende i moderne halvlederproduksjon

En av hovedbruksområdene for 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 én 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 rengjørings- og inertgass),argon(brukes som primær plasmagass i etsnings- og avsetningsreaksjoner),helium(brukes som en inert gass med spesielle varmeoverføringsegenskaper) oghydrogen(spiller flere roller i gløding, avsetning, epitaksi og plasmarensing).

Etter hvert som halvlederteknologien har utviklet seg og endret seg, har også gassene som brukes i produksjonsprosessen utviklet seg og endret seg. I dag bruker halvlederfabrikker et bredt spekter av gasser, fra edelgasser somkryptonogneontil reaktive forbindelser som nitrogentrifluorid (NF3) og wolframheksafluorid (WF6).

Økende etterspørsel etter renhet

Siden oppfinnelsen av den første kommersielle mikrobrikken har verden vært vitne til en forbløffende nesten eksponentiell økning i ytelsen til halvlederkomponenter. I løpet av de siste fem årene har en av de sikreste måtene å oppnå denne typen ytelsesforbedring vært gjennom «størrelsesskalering»: å redusere viktige dimensjoner i 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 så små at størrelsesskalering ikke lenger er en levedyktig måte å forbedre enheters ytelse på. I stedet ser halvlederforskere etter løsninger i form av nye materialer og 3D-brikkearkitekturer.

Tiår med utrettelig redesign betyr at dagens halvlederkomponenter er langt kraftigere enn de gamle mikrobrikkene – men de er også mer skjøre. Fremveksten av 300 mm waferfabrikasjonsteknologi 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 utstyrsfeil – så gassrenhet er nå viktigere enn noensinne.

For et typisk halvlederfabrikk er ultraren gass allerede den største materialutgiften etter silisium. Disse kostnadene forventes bare å øke etter hvert som etterspørselen etter halvledere stiger til nye høyder. Hendelser i Europa har forårsaket ytterligere forstyrrelser i det spente markedet for naturgass under ultrahøyt trykk. Ukraina er en av verdens største eksportører av høyren gass.neontegn; Russlands invasjon betyr at forsyningene av edelgassen blir begrenset. Dette førte igjen til mangel og høyere priser på andre edelgasser somkryptonogxenon.