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 aumentam o preço do gás de pressão ultra-alta, novas práticas de design e fabricação de semicondutores estão aumentando o nível de controle de poluição necessário.Para os fabricantes de semicondutores, ser capaz de garantir a pureza do gás UHP é mais importante do que nunca.

Os gases de ultra alta pureza (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 ao redor 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.De gases de plasma primários a gases reativos usados ​​em corrosão e recozimento, os gases de ultra-alta pressão são usados ​​para muitas finalidades diferentes e são essenciais em toda a cadeia de fornecimento de semicondutores.

Alguns dos gases “centrais” na indústria de semicondutores incluemazoto(usado como 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 vários papéis no recozimento, deposição, epitaxia e limpeza de plasma).

À medida que a tecnologia de semicondutores evoluiu e mudou, os gases usados ​​no processo de fabricação também evoluíram.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 ).

A 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 foi por meio do “dimensionamento de tamanho”: reduzir as dimensões-chave das arquiteturas de chip existentes para espremer 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 ponta são tão pequenas que o dimensionamento de tamanho não é mais uma maneira 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 antigos microchips - 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 em um processo de fabricação (especialmente gases raros ou inertes) pode levar a uma falha catastrófica do equipamento – portanto, a pureza do gás agora é mais importante do que nunca.

Para uma fábrica típica de fabricação de semicondutores, o gás de ultra-alta pureza já é o maior gasto de material depois do próprio silício.Espera-se que esses custos aumentem à medida que a demanda por semicondutores atingir novos patamares.Os eventos na Europa causaram perturbações adicionais no 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 os suprimentos do gás raro estão sendo limitados.Isso, por sua vez, levou à escassez e preços mais altos de outros gases nobres, comocriptônioexenônio.