Ultrahögrenhetsgaser (UHP) är livsnerven i halvledarindustrin. I takt med att en exempellös efterfrågan och störningar i globala leveranskedjor driver upp priset på ultrahögtrycksgas, ökar nya metoder för halvledardesign och tillverkning den nivå av föroreningskontroll som behövs. För halvledartillverkare är det viktigare än någonsin att kunna säkerställa UHP-gasens renhet.

Ultrahögrenhet (UHP) gaser är absolut avgörande för modern halvledartillverkning

En av de viktigaste tillämpningarna av UHP-gas är inertisering: UHP-gas används för att skapa en skyddande atmosfär runt halvledarkomponenter, vilket skyddar dem från de skadliga effekterna av fukt, syre och andra föroreningar i atmosfären. Inertisering är dock bara en av många olika funktioner som gaser utför inom halvledarindustrin. Från primära plasmagaser till reaktiva gaser som används vid etsning och glödgning används ultrahögtrycksgaser för många olika ändamål och är viktiga i hela halvledarleveranskedjan.

Några av de "kärn" gaserna inom halvledarindustrin inkluderarkväve(används som allmän rengörings- och inertgas),argon(används som primär plasmagas i etsnings- och deponeringsreaktioner),helium(används som en inert gas med speciella värmeöverföringsegenskaper) ochväte(spelar flera roller i glödgning, deponering, epitaxi och plasmarengöring).

I takt med att halvledartekniken har utvecklats och förändrats, har även de gaser som används i tillverkningsprocessen. Idag använder halvledartillverkningsanläggningar ett brett utbud av gaser, från ädelgaser somkryptonochneontill reaktiva ämnen såsom kvävetrifluorid (NF3) och volframhexafluorid (WF6).

Växande efterfrågan på renhet

Sedan det första kommersiella mikrochippet uppfanns har världen bevittnat en häpnadsväckande, nästan exponentiell ökning av halvledarkomponenters prestanda. Under de senaste fem åren har ett av de säkraste sätten att uppnå denna typ av prestandaförbättring varit genom "storleksskalning": att minska viktiga dimensioner hos befintliga chiparkitekturer för att få plats med fler transistorer i ett givet utrymme. Utöver detta har utvecklingen av nya chiparkitekturer och användningen av banbrytande material lett till stora språng i komponentprestanda.

Idag är de kritiska dimensionerna hos banbrytande halvledare så små att storleksskalning inte längre är ett gångbart sätt att förbättra enheters prestanda. Istället letar halvledarforskare efter lösningar i form av nya material och 3D-chiparkitekturer.

Årtionden av outtröttlig omdesign innebär att dagens halvledarkomponenter är mycket kraftfullare än gamla mikrochips – men de är också mer ömtåliga. Tillkomsten av 300 mm wafertillverkningsteknik har ökat nivån av föroreningskontroll som krävs för halvledartillverkning. Även den minsta föroreningen i en tillverkningsprocess (särskilt sällsynta eller inerta gaser) kan leda till katastrofala utrustningsfel – så gasrenhet är nu viktigare än någonsin.

För en typisk halvledartillverkningsanläggning är ultraren gas redan den största materialkostnaden efter kisel. Dessa kostnader förväntas bara öka i takt med att efterfrågan på halvledare stiger till nya höjder. Händelser i Europa har orsakat ytterligare störningar på den spända marknaden för ultrahögtrycksnaturgas. Ukraina är en av världens största exportörer av högren gas.neontecken; Rysslands invasion innebär att tillgången på ädelgasen begränsas. Detta ledde i sin tur till brist och högre priser på andra ädelgaser somkryptonochxenon.