Plini ultra visoke čistosti (UHP) so življenjska sila industrije polprevodnikov. Ker povpraševanje brez primere in motnje v svetovnih dobavnih verigah zvišujejo ceno plina z ultra visokim pritiskom, nova zasnova polprevodnikov in proizvodne prakse povečujejo potrebno raven nadzora onesnaževanja. Za proizvajalce polprevodnikov je možnost zagotavljanja čistosti plina UHP pomembnejša kot kdaj koli prej.

Plini ultra visoke čistosti (UHP) so absolutno kritični v sodobni proizvodnji polprevodnikov

Ena od glavnih uporab plina UHP je inertizacija: plin UHP se uporablja za ustvarjanje zaščitne atmosfere okoli polprevodniških komponent, s čimer jih ščiti pred škodljivimi učinki vlage, kisika in drugih onesnaževalcev v ozračju. Vendar pa je inertizacija le ena od mnogih različnih funkcij, ki jih plini opravljajo v industriji polprevodnikov. Od primarnih plazemskih plinov do reaktivnih plinov, ki se uporabljajo pri jedkanju in žarjenju, se ultravisokotlačni plini uporabljajo za številne različne namene in so bistveni v celotni dobavni verigi polprevodnikov.

Nekateri "jedrni" plini v industriji polprevodnikov vključujejodušik(uporablja se kot splošni čistilni in inertni plin),argon(uporablja se kot primarni plazemski plin v reakcijah jedkanja in nanašanja),helij(uporablja se kot inertni plin s posebnimi lastnostmi prenosa toplote) invodik(ima več vlog pri žarjenju, nanašanju, epitaksiji in čiščenju s plazmo).

Ker se je polprevodniška tehnologija razvijala in spreminjala, so se spreminjali tudi plini, ki se uporabljajo v proizvodnem procesu. Danes obrati za proizvodnjo polprevodnikov uporabljajo široko paleto plinov, od žlahtnih plinov, kot je npr.kriptoninneonna reaktivne spojine, kot sta dušikov trifluorid (NF 3 ) in volframov heksafluorid (WF 6 ).

Naraščajoče zahteve po čistosti

Od izuma prvega komercialnega mikročipa je bil svet priča osupljivemu skoraj eksponentnemu povečanju zmogljivosti polprevodniških naprav. V zadnjih petih letih je bil eden najzanesljivejših načinov za doseganje tovrstnega izboljšanja zmogljivosti prek "skaliranja velikosti": zmanjšanje ključnih dimenzij obstoječih arhitektur čipov, da bi v dani prostor stisnili več tranzistorjev. Poleg tega sta razvoj novih arhitektur čipov in uporaba najsodobnejših materialov povzročila preskoke v zmogljivosti naprav.

Danes so kritične dimenzije najsodobnejših polprevodnikov tako majhne, ​​da skaliranje velikosti ni več izvedljiv način za izboljšanje zmogljivosti naprave. Namesto tega raziskovalci polprevodnikov iščejo rešitve v obliki novih materialov in 3D arhitektur čipov.

Desetletja neutrudnega preoblikovanja pomenijo, da so današnje polprevodniške naprave veliko močnejše od starih mikročipov — vendar so tudi bolj krhke. Pojav 300 mm tehnologije izdelave rezin je povečal raven nadzora nečistoč, ki je potreben za proizvodnjo polprevodnikov. Že najmanjša kontaminacija v proizvodnem procesu (zlasti redki ali inertni plini) lahko privede do katastrofalne okvare opreme – zato je čistost plina zdaj pomembnejša kot kdaj koli prej.

Za tipično tovarno za izdelavo polprevodnikov je plin ultra visoke čistosti že največji materialni strošek za samim silicijem. Pričakuje se, da se bodo ti stroški samo povečali, ko bo povpraševanje po polprevodnikih naraslo v nove višine. Dogodki v Evropi so povzročili dodatne motnje na napetem trgu zemeljskega plina z ultra visokim pritiskom. Ukrajina je ena največjih svetovnih izvoznic visoko čistočeneonznaki; Ruska invazija pomeni, da so zaloge redkega plina omejene. To je posledično povzročilo pomanjkanje in višje cene drugih žlahtnih plinov, kot je nprkriptoninksenon.