Gassen met ultrahoge zuiverheid (UHP) vormen de levensader van de halfgeleiderindustrie. Terwijl de ongekende vraag en verstoringen van de mondiale toeleveringsketens de prijs van gas onder ultrahoge druk opdrijven, verhogen nieuwe halfgeleiderontwerp- en productiepraktijken het noodzakelijke niveau van vervuilingsbeheersing. Voor halfgeleiderfabrikanten is het belangrijker dan ooit om de zuiverheid van UHP-gas te kunnen garanderen.

Gassen met ultrahoge zuiverheid (UHP) zijn absoluut cruciaal in de moderne halfgeleiderproductie

Een van de belangrijkste toepassingen van UHP-gas is inertisatie: UHP-gas wordt gebruikt om een ​​beschermende atmosfeer rond halfgeleidercomponenten te creëren, waardoor ze worden beschermd tegen de schadelijke effecten van vocht, zuurstof en andere verontreinigingen in de atmosfeer. Inertisatie is echter slechts een van de vele verschillende functies die gassen vervullen in de halfgeleiderindustrie. Van primaire plasmagassen tot reactieve gassen die worden gebruikt bij het etsen en gloeien: ultrahogedrukgassen worden voor veel verschillende doeleinden gebruikt en zijn essentieel in de toeleveringsketen van halfgeleiders.

Enkele van de “kerngassen” in de halfgeleiderindustrie zijn onder meer:stikstof(gebruikt als algemeen reinigings- en inert gas),argon(gebruikt als het primaire plasmagas bij ets- en afzettingsreacties),helium(gebruikt als een inert gas met speciale warmteoverdrachtseigenschappen) enwaterstof(speelt meerdere rollen bij gloeien, afzetting, epitaxie en plasmareiniging).

Naarmate de halfgeleidertechnologie is geëvolueerd en veranderd, geldt dat ook voor de gassen die in het productieproces worden gebruikt. Tegenwoordig gebruiken halfgeleiderfabrieken een breed scala aan gassen, van edelgassen zoalskryptonEnneontegen reactieve soorten zoals stikstoftrifluoride (NF 3) en wolfraamhexafluoride (WF 6).

Groeiende vraag naar zuiverheid

Sinds de uitvinding van de eerste commerciële microchip is de wereld getuige geweest van een verbazingwekkende, bijna exponentiële toename in de prestaties van halfgeleiderapparaten. De afgelopen vijf jaar was een van de zekerste manieren om dit soort prestatieverbetering te bereiken het ‘size scaling’: het verkleinen van de belangrijkste afmetingen van bestaande chiparchitecturen om meer transistors in een bepaalde ruimte te kunnen persen. Daarnaast hebben de ontwikkeling van nieuwe chiparchitecturen en het gebruik van geavanceerde materialen geleid tot sprongen in de prestaties van apparaten.

Tegenwoordig zijn de kritische afmetingen van geavanceerde halfgeleiders zo klein dat schaalvergroting niet langer een haalbare manier is om de prestaties van apparaten te verbeteren. In plaats daarvan zoeken halfgeleideronderzoekers naar oplossingen in de vorm van nieuwe materialen en 3D-chiparchitecturen.

Tientallen jaren van onvermoeibaar herontwerp hebben ervoor gezorgd dat de halfgeleiderapparaten van vandaag veel krachtiger zijn dan de microchips van weleer, maar ook kwetsbaarder. De komst van de technologie voor de vervaardiging van 300 mm-wafels heeft het niveau van onzuiverheidscontrole dat vereist is voor de productie van halfgeleiders vergroot. Zelfs de kleinste verontreiniging in een productieproces (vooral zeldzame of inerte gassen) kan leiden tot catastrofaal falen van apparatuur – dus gaszuiverheid is nu belangrijker dan ooit.

Voor een typische halfgeleiderfabriek is ultrazuiver gas na silicium zelf al de grootste materiaalkosten. Deze kosten zullen naar verwachting alleen maar stijgen naarmate de vraag naar halfgeleiders naar nieuwe hoogten stijgt. De gebeurtenissen in Europa hebben voor extra ontwrichting van de gespannen markt voor aardgas onder ultrahoge druk gezorgd. Oekraïne is een van 's werelds grootste exporteurs van hoge zuiverheidsgraadneontekenen; De Russische invasie betekent dat de aanvoer van het zeldzame gas wordt beperkt. Dit leidde op zijn beurt tot tekorten en hogere prijzen van andere edelgassen zoalskryptonEnxenon.