Plyny s ultra vysokou čistotou (UHP) sú životnou miazgou polovodičového priemyslu. Keďže bezprecedentný dopyt a prerušenia globálnych dodávateľských reťazcov zvyšujú cenu plynu s ultravysokým tlakom, nový dizajn a výrobné postupy polovodičov zvyšujú úroveň potrebnej kontroly znečistenia. Pre výrobcov polovodičov je schopnosť zabezpečiť čistotu UHP plynu dôležitejšia ako kedykoľvek predtým.

Plyny s ultra vysokou čistotou (UHP) sú v modernej výrobe polovodičov absolútne kritické

Jednou z hlavných aplikácií UHP plynu je inertizácia: UHP plyn sa používa na vytvorenie ochrannej atmosféry okolo polovodičových komponentov, čím ich chráni pred škodlivými účinkami vlhkosti, kyslíka a iných kontaminantov v atmosfére. Inertizácia je však len jednou z mnohých rôznych funkcií, ktoré plyny vykonávajú v polovodičovom priemysle. Od primárnych plazmových plynov po reaktívne plyny používané pri leptaní a žíhaní sa plyny s ultravysokým tlakom používajú na mnoho rôznych účelov a sú nevyhnutné v celom dodávateľskom reťazci polovodičov.

Niektoré z „jadrových“ plynov v polovodičovom priemysle zahŕňajúdusíka(používa sa ako všeobecný čistiaci a inertný plyn),argón(používa sa ako primárny plazmový plyn pri leptacích a depozičných reakciách),hélium(používa sa ako inertný plyn so špeciálnymi vlastnosťami prenosu tepla) avodík(hrá viacero úloh pri žíhaní, nanášaní, epitaxii a plazmovom čistení).

Tak, ako sa vyvíjala a menila polovodičová technológia, menili sa aj plyny používané vo výrobnom procese. Dnes sa v závodoch na výrobu polovodičov používa široká škála plynov, od vzácnych plynov ako naprkryptonaneónovéna reaktívne látky, ako je fluorid dusitý (NF 3 ) a hexafluorid volfrámový (WF 6 ).

Rastúci dopyt po čistote

Od vynálezu prvého komerčného mikročipu bol svet svedkom úžasného takmer exponenciálneho nárastu výkonu polovodičových zariadení. Za posledných päť rokov bolo jedným z najistejších spôsobov, ako dosiahnuť tento druh zlepšenia výkonu, „zmenšenie veľkosti“: zmenšenie kľúčových rozmerov existujúcich čipových architektúr s cieľom vtesnať do daného priestoru viac tranzistorov. Okrem toho vývoj nových čipových architektúr a používanie špičkových materiálov priniesli skoky vo výkone zariadení.

Dnes sú kritické rozmery špičkových polovodičov také malé, že škálovanie veľkosti už nie je životaschopným spôsobom na zlepšenie výkonu zariadenia. Namiesto toho výskumníci v oblasti polovodičov hľadajú riešenia vo forme nových materiálov a 3D čipových architektúr.

Desaťročia neúnavného prepracovania znamenajú, že dnešné polovodičové zariadenia sú oveľa výkonnejšie ako mikročipy starých čias – ale sú aj krehkejšie. Nástup technológie výroby 300 mm doštičiek zvýšil úroveň kontroly nečistôt potrebnej na výrobu polovodičov. Dokonca aj najmenšia kontaminácia vo výrobnom procese (najmä vzácne alebo inertné plyny) môže viesť ku katastrofálnej poruche zariadenia – takže čistota plynu je teraz dôležitejšia ako kedykoľvek predtým.

Pre typický závod na výrobu polovodičov je plyn s ultra vysokou čistotou už po samotnom kremíku najväčším nákladom na materiál. Očakáva sa, že tieto náklady sa zvýšia len vtedy, keď dopyt po polovodičoch stúpa do nových výšin. Udalosti v Európe spôsobili ďalšie narušenie napätého trhu so zemným plynom pod ultravysokým tlakom. Ukrajina je jedným z najväčších svetových exportérov vysokej čistotyneónovéznaky; Ruská invázia znamená, že dodávky vzácneho plynu sú obmedzené. To následne viedlo k nedostatku a vyšším cenám iných vzácnych plynov ako naprkryptonaxenón.