Τα αέρια εξαιρετικά υψηλής καθαρότητας (UHP) αποτελούν την κινητήρια δύναμη της βιομηχανίας ημιαγωγών. Καθώς η άνευ προηγουμένου ζήτηση και οι διαταραχές στις παγκόσμιες αλυσίδες εφοδιασμού ωθούν προς τα πάνω την τιμή του αερίου εξαιρετικά υψηλής πίεσης, οι νέες πρακτικές σχεδιασμού και κατασκευής ημιαγωγών αυξάνουν το επίπεδο ελέγχου της ρύπανσης που απαιτείται. Για τους κατασκευαστές ημιαγωγών, η διασφάλιση της καθαρότητας του αερίου UHP είναι πιο σημαντική από ποτέ.

Τα αέρια εξαιρετικά υψηλής καθαρότητας (UHP) είναι απολύτως κρίσιμα στη σύγχρονη κατασκευή ημιαγωγών

Μία από τις κύριες εφαρμογές του αερίου UHP είναι η αδρανοποίηση: Το αέριο UHP χρησιμοποιείται για να παρέχει μια προστατευτική ατμόσφαιρα γύρω από τα ημιαγωγικά εξαρτήματα, προστατεύοντάς τα έτσι από τις βλαβερές συνέπειες της υγρασίας, του οξυγόνου και άλλων ρύπων στην ατμόσφαιρα. Ωστόσο, η αδρανοποίηση είναι μόνο μία από τις πολλές διαφορετικές λειτουργίες που εκτελούν τα αέρια στη βιομηχανία ημιαγωγών. Από τα πρωτογενή αέρια πλάσματος έως τα αντιδραστικά αέρια που χρησιμοποιούνται στη χάραξη και την ανόπτηση, τα αέρια εξαιρετικά υψηλής πίεσης χρησιμοποιούνται για πολλούς διαφορετικούς σκοπούς και είναι απαραίτητα σε όλη την αλυσίδα εφοδιασμού ημιαγωγών.

Μερικά από τα «βασικά» αέρια στη βιομηχανία ημιαγωγών περιλαμβάνουνάζωτο(χρησιμοποιείται ως γενικός καθαρισμός και αδρανές αέριο),αργόν(χρησιμοποιείται ως το κύριο αέριο πλάσματος σε αντιδράσεις χάραξης και εναπόθεσης),ήλιο(χρησιμοποιείται ως αδρανές αέριο με ειδικές ιδιότητες μεταφοράς θερμότητας) καιυδρογόνο(παίζει πολλαπλούς ρόλους στην ανόπτηση, την εναπόθεση, την επιταξία και τον καθαρισμό με πλάσμα).

Καθώς η τεχνολογία ημιαγωγών έχει εξελιχθεί και αλλάξει, έχουν αλλάξει και τα αέρια που χρησιμοποιούνται στη διαδικασία κατασκευής. Σήμερα, τα εργοστάσια κατασκευής ημιαγωγών χρησιμοποιούν ένα ευρύ φάσμα αερίων, από ευγενή αέρια όπωςκρυπτόνκαινέοσε δραστικά είδη όπως το τριφθοριούχο άζωτο (NF3) και το εξαφθοριούχο βολφράμιο (WF6).

Αυξανόμενη ζήτηση για καθαρότητα

Από την εφεύρεση του πρώτου εμπορικού μικροτσίπ, ο κόσμος έχει γίνει μάρτυρας μιας εκπληκτικής σχεδόν εκθετικής αύξησης στην απόδοση των ημιαγωγικών συσκευών. Τα τελευταία πέντε χρόνια, ένας από τους πιο σίγουρους τρόπους για να επιτευχθεί αυτό το είδος βελτίωσης της απόδοσης ήταν μέσω της «κλιμάκωσης μεγέθους»: μειώνοντας τις βασικές διαστάσεις των υπαρχουσών αρχιτεκτονικών τσιπ, προκειμένου να χωρέσουν περισσότερα τρανζίστορ σε έναν δεδομένο χώρο. Επιπλέον, η ανάπτυξη νέων αρχιτεκτονικών τσιπ και η χρήση υλικών αιχμής έχουν οδηγήσει σε άλματα στην απόδοση των συσκευών.

Σήμερα, οι κρίσιμες διαστάσεις των ημιαγωγών αιχμής είναι τόσο μικρές που η κλιμάκωση μεγέθους δεν αποτελεί πλέον βιώσιμο τρόπο βελτίωσης της απόδοσης των συσκευών. Αντίθετα, οι ερευνητές ημιαγωγών αναζητούν λύσεις με τη μορφή νέων υλικών και αρχιτεκτονικών τρισδιάστατων τσιπ.

Δεκαετίες ακούραστου επανασχεδιασμού σημαίνουν ότι οι σημερινές συσκευές ημιαγωγών είναι πολύ πιο ισχυρές από τα μικροτσίπ του παρελθόντος — αλλά είναι επίσης πιο εύθραυστες. Η έλευση της τεχνολογίας κατασκευής πλακιδίων 300 mm έχει αυξήσει το επίπεδο ελέγχου των ακαθαρσιών που απαιτείται για την κατασκευή ημιαγωγών. Ακόμα και η παραμικρή μόλυνση σε μια διαδικασία κατασκευής (ειδικά σπάνια ή αδρανή αέρια) μπορεί να οδηγήσει σε καταστροφική βλάβη του εξοπλισμού — επομένως η καθαρότητα του αερίου είναι τώρα πιο σημαντική από ποτέ.

Για μια τυπική μονάδα κατασκευής ημιαγωγών, το αέριο εξαιρετικά υψηλής καθαρότητας είναι ήδη η μεγαλύτερη δαπάνη υλικού μετά το ίδιο το πυρίτιο. Αυτό το κόστος αναμένεται να αυξηθεί μόνο καθώς η ζήτηση για ημιαγωγούς εκτοξεύεται σε νέα ύψη. Τα γεγονότα στην Ευρώπη έχουν προκαλέσει πρόσθετη αναστάτωση στην τεταμένη αγορά φυσικού αερίου εξαιρετικά υψηλής πίεσης. Η Ουκρανία είναι ένας από τους μεγαλύτερους εξαγωγείς φυσικού αερίου υψηλής καθαρότητας στον κόσμο.νέοσημάδια· η εισβολή της Ρωσίας σημαίνει ότι οι προμήθειες του σπάνιου αερίου περιορίζονται. Αυτό με τη σειρά του οδήγησε σε ελλείψεις και υψηλότερες τιμές άλλων ευγενών αερίων, όπωςκρυπτόνκαιξένο.