Gases de ultra-alta pureza (UHP) são a força vital da indústria de semicondutores. À medida que a procura sem precedentes e as perturbações nas cadeias de abastecimento globais aumentam o preço do gás de ultra-alta pressão, novas práticas de concepção e fabrico de semicondutores estão a aumentar o nível de controlo da poluição necessário. Para os fabricantes de semicondutores, ser capaz de garantir a pureza do gás UHP é mais importante do que nunca.

Gases de pureza ultra-alta (UHP) são absolutamente críticos na fabricação moderna de semicondutores

Uma das principais aplicações do gás UHP é a inertização: o gás UHP é usado para fornecer uma atmosfera protetora em torno dos componentes semicondutores, protegendo-os assim dos efeitos nocivos da umidade, oxigênio e outros contaminantes na atmosfera. No entanto, a inertização é apenas uma das muitas funções diferentes que os gases desempenham na indústria de semicondutores. Desde gases de plasma primários até gases reativos usados ​​em gravação e recozimento, os gases de ultra-alta pressão são usados ​​para diversos fins e são essenciais em toda a cadeia de fornecimento de semicondutores.

Alguns dos gases “principais” da indústria de semicondutores incluemazoto(usado como limpeza geral e gás inerte),argônio(usado como gás de plasma primário em reações de ataque e deposição),hélio(usado como gás inerte com propriedades especiais de transferência de calor) ehidrogênio(desempenha vários papéis no recozimento, deposição, epitaxia e limpeza de plasma).

À medida que a tecnologia de semicondutores evoluiu e mudou, também evoluíram os gases utilizados no processo de fabricação. Hoje, as fábricas de semicondutores utilizam uma ampla gama de gases, desde gases nobres comocriptônioenéona espécies reativas como trifluoreto de nitrogênio (NF 3 ) e hexafluoreto de tungstênio (WF 6 ).

Crescente demanda por pureza

Desde a invenção do primeiro microchip comercial, o mundo testemunhou um surpreendente aumento quase exponencial no desempenho de dispositivos semicondutores. Nos últimos cinco anos, uma das maneiras mais seguras de alcançar esse tipo de melhoria de desempenho tem sido através do “escalamento de tamanho”: reduzindo as principais dimensões das arquiteturas de chips existentes, a fim de comprimir mais transistores em um determinado espaço. Além disso, o desenvolvimento de novas arquiteturas de chips e o uso de materiais de ponta produziram saltos no desempenho dos dispositivos.

Hoje, as dimensões críticas dos semicondutores de última geração são tão pequenas que o dimensionamento não é mais uma forma viável de melhorar o desempenho do dispositivo. Em vez disso, os pesquisadores de semicondutores estão procurando soluções na forma de novos materiais e arquiteturas de chips 3D.

Décadas de redesenho incansável significam que os dispositivos semicondutores de hoje são muito mais poderosos do que os microchips de antigamente – mas também são mais frágeis. O advento da tecnologia de fabricação de wafer de 300 mm aumentou o nível de controle de impurezas necessário para a fabricação de semicondutores. Mesmo a menor contaminação num processo de fabrico (especialmente gases raros ou inertes) pode levar a falhas catastróficas do equipamento – por isso a pureza do gás é agora mais importante do que nunca.

Para uma planta típica de fabricação de semicondutores, o gás de altíssima pureza já representa o maior gasto de material depois do próprio silício. Espera-se que esses custos aumentem apenas à medida que a demanda por semicondutores atingir novos patamares. Os acontecimentos na Europa causaram perturbações adicionais ao tenso mercado de gás natural de ultra-alta pressão. A Ucrânia é um dos maiores exportadores mundiais de produtos de alta purezanéonsinais; A invasão da Rússia significa que o fornecimento deste gás raro está a ser restringido. Isto, por sua vez, levou à escassez e ao aumento dos preços de outros gases nobres, comocriptônioexenônio.