I gas ad altissima purezza (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 essenziali nella moderna produzione di semiconduttori

Una delle principali applicazioni del gas UHP è l'inertizzazione: il gas UHP viene utilizzato per creare un'atmosfera protettiva attorno ai componenti semiconduttori, proteggendoli così dagli effetti nocivi di umidità, ossigeno e altri contaminanti presenti nell'atmosfera. Tuttavia, l'inertizzazione è solo una delle numerose funzioni che i gas svolgono nell'industria dei semiconduttori. Dai gas di plasma primari ai gas reattivi utilizzati nell'incisione e nella ricottura, i gas ad altissima pressione vengono utilizzati per molteplici scopi e sono essenziali lungo tutta la catena di fornitura dei semiconduttori.

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

Con l'evoluzione e il cambiamento della tecnologia dei semiconduttori, sono cambiati anche i gas utilizzati nel processo di produzione. 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 il "size scaling": ridurre le dimensioni chiave delle architetture dei chip esistenti per inserire più transistor in un dato spazio. Oltre a ciò, lo sviluppo di nuove architetture dei chip e l'utilizzo di materiali all'avanguardia hanno prodotto balzi in avanti nelle prestazioni dei dispositivi.

Oggi, le dimensioni critiche dei semiconduttori all'avanguardia sono così ridotte che la scalabilità non è più una soluzione 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 hanno fatto sì che i dispositivi a semiconduttore di oggi siano molto più potenti dei microchip di un tempo, ma anche più fragili. L'avvento della tecnologia di fabbricazione di 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 (in particolare 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 maggiore per i materiali, dopo il silicio stesso. Si prevede che questi costi aumenteranno con l'aumento della domanda di semiconduttori. Gli eventi in Europa hanno causato ulteriori disagi al già teso mercato del gas naturale ad altissima pressione. L'Ucraina è uno dei maggiori esportatori mondiali di gas ad elevata purezza.neonSegnali; l'invasione della Russia significa che le forniture di gas raro sono limitate. Ciò a sua volta ha portato a carenze e prezzi più elevati di altri gas nobili comekryptonExeno.