Os gases de ultra-alta pureza (UHP) são a força vital da indústria de semicondutores. À medida que a demanda sem precedentes e as interrupções nas cadeias de suprimentos globais elevam o preço do gás de ultra-alta pressão, novas práticas de projeto e fabricação de semicondutores estão aumentando o nível de controle da poluição necessário. Para os fabricantes de semicondutores, garantir a pureza do gás UHP é mais importante do que nunca.

Gases de ultra-alta pureza (UHP) são absolutamente essenciais 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 ao redor de componentes semicondutores, protegendo-os dos efeitos nocivos da umidade, oxigênio e outros contaminantes atmosféricos. No entanto, a inertização é apenas uma das muitas funções que os gases desempenham na indústria de semicondutores. De gases de plasma primários a gases reativos usados ​​em corrosão e recozimento, os gases de ultra-alta pressão são usados ​​para diversas finalidades e são essenciais em toda a cadeia de suprimentos de semicondutores.

Alguns dos gases “essenciais” na indústria de semicondutores incluemazoto(usado como gás de limpeza geral e gás inerte),argônio(usado como gás de plasma primário em reações de corrosão e deposição),hélio(usado como um gás inerte com propriedades especiais de transferência de calor) ehidrogênio(desempenha múltiplas funções no recozimento, deposição, epitaxia e limpeza de plasma).

À medida que a tecnologia de semicondutores evoluiu e mudou, os gases utilizados no processo de fabricação também evoluíram. Hoje, as fábricas de semicondutores utilizam uma ampla gama de gases, desde gases nobres, comocriptônioenéonpara 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 aumento surpreendente, 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 por meio do "dimensionamento": a redução das dimensões principais das arquiteturas de chips existentes para acomodar mais transistores em um determinado espaço. Além disso, o desenvolvimento de novas arquiteturas de chips e o uso de materiais de ponta têm produzido saltos no desempenho dos dispositivos.

Hoje, as dimensões críticas dos semicondutores de ponta são tão pequenas que a escalabilidade não é mais uma maneira viável de melhorar o desempenho dos dispositivos. Em vez disso, pesquisadores de semicondutores buscam soluções na forma de novos materiais e arquiteturas de chips 3D.

Décadas de incansável reformulação significam que os dispositivos semicondutores atuais são muito mais potentes do que os microchips antigos — mas também são mais frágeis. O advento da tecnologia de fabricação de wafers de 300 mm aumentou o nível de controle de impurezas necessário para a fabricação de semicondutores. Mesmo a menor contaminação em um processo de fabricação (especialmente gases raros ou inertes) pode levar a falhas catastróficas no equipamento — portanto, a pureza do gás é agora mais importante do que nunca.

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