I gas a purezza ultraelevata (UHP) sono la linfa vitale dell’industria dei semiconduttori. Poiché la domanda senza precedenti e le interruzioni delle catene di approvvigionamento globali fanno aumentare il prezzo del gas ad altissima pressione, le nuove pratiche di progettazione e produzione dei semiconduttori stanno aumentando il livello di controllo dell’inquinamento necessario. Per i produttori di semiconduttori, essere in grado di garantire la purezza del gas UHP è più importante che mai.

I gas ad altissima purezza (UHP) sono assolutamente critici nella moderna produzione di semiconduttori

Una delle principali applicazioni del gas UHP è l'inertizzazione: il gas UHP viene utilizzato per fornire un'atmosfera protettiva attorno ai componenti dei semiconduttori, proteggendoli così dagli effetti dannosi di umidità, ossigeno e altri contaminanti presenti nell'atmosfera. Tuttavia, l’inertizzazione è solo una delle tante funzioni diverse svolte dai gas nell’industria dei semiconduttori. Dai gas plasmatici primari ai gas reattivi utilizzati nell'attacco e nella ricottura, i gas ad altissima pressione vengono utilizzati per molti scopi diversi e sono essenziali in tutta la catena di fornitura dei semiconduttori.

Alcuni dei gas “core” nell’industria dei semiconduttori includonoazoto(utilizzato come pulizia generale e gas inerte),Argon(utilizzato come gas plasma primario nelle reazioni di attacco e deposizione),elio(utilizzato come gas inerte con speciali proprietà di trasferimento del calore) eidrogeno(svolge molteplici ruoli nella ricottura, deposizione, epitassia e pulizia al plasma).

Poiché la tecnologia dei semiconduttori si è evoluta e modificata, anche i gas utilizzati nel processo di produzione si sono evoluti. Oggi gli impianti di produzione di semiconduttori utilizzano un'ampia gamma di gas, dai gas nobili comekryptonEneona specie reattive come il trifluoruro di azoto (NF 3 ) e l'esafluoruro di tungsteno (WF 6 ).

Crescente domanda di purezza

Dall’invenzione del primo microchip commerciale, il mondo ha assistito a un sorprendente aumento quasi esponenziale delle prestazioni dei dispositivi a semiconduttore. Negli ultimi cinque anni, uno dei modi più sicuri per ottenere questo tipo di miglioramento delle prestazioni è stato attraverso il “size scaling”: ridurre le dimensioni chiave delle architetture dei chip esistenti per comprimere più transistor in un dato spazio. Oltre a ciò, lo sviluppo di nuove architetture di chip e l’uso di materiali all’avanguardia hanno prodotto miglioramenti nelle prestazioni dei dispositivi.

Oggi, le dimensioni critiche dei semiconduttori all’avanguardia sono così piccole che il ridimensionamento delle dimensioni non è più un modo praticabile per migliorare le prestazioni dei dispositivi. I ricercatori nel settore dei semiconduttori sono invece alla ricerca di soluzioni sotto forma di nuovi materiali e architetture di chip 3D.

Decenni di instancabile riprogettazione fanno sì che i dispositivi a semiconduttore di oggi siano molto più potenti dei microchip del passato, ma sono anche più fragili. L'avvento della tecnologia di fabbricazione dei wafer da 300 mm ha aumentato il livello di controllo delle impurità richiesto per la produzione di semiconduttori. Anche la minima contaminazione in un processo di produzione (soprattutto gas rari o inerti) può portare a guasti catastrofici delle apparecchiature, quindi la purezza del gas è ora più importante che mai.

Per un tipico impianto di fabbricazione di semiconduttori, il gas ad altissima purezza rappresenta già la spesa materiale più elevata dopo il silicio stesso. Si prevede che questi costi aumenteranno man mano che la domanda di semiconduttori raggiungerà nuovi livelli. Gli eventi in Europa hanno causato ulteriori perturbazioni nel teso mercato del gas naturale ad altissima pressione. L'Ucraina è uno dei maggiori esportatori mondiali di prodotti di elevata purezzaneonsegni; L'invasione della Russia significa che le forniture di gas raro vengono limitate. Ciò a sua volta ha portato a carenze e prezzi più alti di altri gas nobili comekryptonExeno.