Τα αέρια εξαιρετικά υψηλής καθαρότητας (UHP) είναι η πηγή ζωής της βιομηχανίας ημιαγωγών. Καθώς η άνευ προηγουμένου ζήτηση και οι διαταραχές στις παγκόσμιες αλυσίδες εφοδιασμού ανεβάζουν την τιμή του αερίου εξαιρετικά υψηλής πίεσης, οι νέες πρακτικές σχεδίασης και κατασκευής ημιαγωγών αυξάνουν το απαιτούμενο επίπεδο ελέγχου της ρύπανσης. Για τους κατασκευαστές ημιαγωγών, η δυνατότητα διασφάλισης 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 εξαρτήματα ημιαγωγών, προστατεύοντάς τα έτσι από τις βλαβερές επιπτώσεις 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 αέρια «πυρήνα» στη βιομηχανία ημιαγωγών περιλαμβάνουνάζωτο(χρησιμοποιείται ως γενικό καθαριστικό και αδρανές αέριο),αργόν(χρησιμοποιείται ως το πρωτεύον αέριο πλάσματος σε αντιδράσεις χάραξης και εναπόθεσης),ήλιο(χρησιμοποιείται ως αδρανές αέριο με ειδικές ιδιότητες μεταφοράς θερμότητας) καιυδρογόνο(παίζει πολλαπλούς ρόλους σε ανόπτηση, εναπόθεση, επιταξία και καθαρισμό πλάσματος).

Καθώς η τεχνολογία των ημιαγωγών έχει εξελιχθεί και αλλάξει, το ίδιο συμβαίνει και με τα αέρια που χρησιμοποιούνται στη διαδικασία παραγωγής. Σήμερα, οι μονάδες παραγωγής ημιαγωγών χρησιμοποιούν ένα ευρύ φάσμα αερίων, από ευγενή αέρια όπως π.χ.κρυπτόνκαινέοσε δραστικά είδη όπως το τριφθοριούχο άζωτο (NF 3 ) και το εξαφθοριούχο βολφράμιο (WF 6 ).

Αυξανόμενη ζήτηση για καθαρότητα

Από την εφεύρεση του πρώτου εμπορικού μικροτσίπ, ο κόσμος έχει δει μια εκπληκτική σχεδόν εκθετική αύξηση στην απόδοση των συσκευών ημιαγωγών. Τα τελευταία πέντε χρόνια, ένας από τους πιο σίγουρους τρόπους για να επιτευχθεί αυτό το είδος βελτίωσης της απόδοσης ήταν μέσω της «κλιμάκωσης μεγέθους»: μείωση των βασικών διαστάσεων των υπαρχουσών αρχιτεκτονικών τσιπ, προκειμένου να συμπιεστούν περισσότερα τρανζίστορ σε έναν δεδομένο χώρο. Επιπλέον, η ανάπτυξη νέων αρχιτεκτονικών τσιπ και η χρήση υλικών αιχμής έχουν δημιουργήσει άλματα στην απόδοση της συσκευής.

Σήμερα, οι κρίσιμες διαστάσεις των ημιαγωγών αιχμής είναι πλέον τόσο μικρές που η κλιμάκωση μεγέθους δεν είναι πλέον ένας βιώσιμος τρόπος για τη βελτίωση της απόδοσης της συσκευής. Αντίθετα, οι ερευνητές ημιαγωγών αναζητούν λύσεις με τη μορφή νέων υλικών και αρχιτεκτονικών τρισδιάστατων τσιπ.

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

Για μια τυπική μονάδα παραγωγής ημιαγωγών, το αέριο εξαιρετικά υψηλής καθαρότητας είναι ήδη το μεγαλύτερο κόστος υλικού μετά το ίδιο το πυρίτιο. Αυτό το κόστος αναμένεται να αυξηθεί μόνο καθώς η ζήτηση για ημιαγωγούς εκτινάσσεται σε νέα ύψη. Τα γεγονότα στην Ευρώπη έχουν προκαλέσει πρόσθετη αναστάτωση στην τεταμένη αγορά φυσικού αερίου υπερυψηλής πίεσης. Η Ουκρανία είναι ένας από τους μεγαλύτερους εξαγωγείς στον κόσμο υψηλής καθαρότηταςνέοσημάδια? 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 όπως π.χκρυπτόνκαιξένο.