Khí siêu tinh khiết (UHP) là huyết mạch của ngành công nghiệp bán dẫn. Khi nhu cầu chưa từng có và sự gián đoạn chuỗi cung ứng toàn cầu đẩy giá khí siêu cao áp lên cao, các phương pháp thiết kế và sản xuất bán dẫn mới đang làm tăng mức độ kiểm soát ô nhiễm cần thiết. Đối với các nhà sản xuất bán dẫn, việc đảm bảo độ tinh khiết của khí UHP trở nên quan trọng hơn bao giờ hết.

Khí siêu tinh khiết (UHP) đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong sản xuất chất bán dẫn hiện đại.

Một trong những ứng dụng chính của khí siêu cao áp (UHP) là tạo môi trường trơ: Khí UHP được sử dụng để tạo ra một bầu không khí bảo vệ xung quanh các linh kiện bán dẫn, nhờ đó bảo vệ chúng khỏi tác hại của độ ẩm, oxy và các chất gây ô nhiễm khác trong khí quyển. Tuy nhiên, tạo môi trường trơ ​​chỉ là một trong nhiều chức năng khác nhau mà khí thực hiện trong ngành công nghiệp bán dẫn. Từ khí plasma sơ cấp đến khí phản ứng được sử dụng trong quá trình khắc và ủ, khí siêu cao áp được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau và rất cần thiết trong toàn bộ chuỗi cung ứng bán dẫn.

Một số loại khí "cốt lõi" trong ngành công nghiệp bán dẫn bao gồm:nitơ(được sử dụng như một loại khí trơ và chất tẩy rửa thông thường),argon(được sử dụng làm khí plasma chính trong các phản ứng khắc và lắng đọng),heli(được sử dụng như một loại khí trơ có đặc tính truyền nhiệt đặc biệt) vàhydro(Đóng nhiều vai trò trong quá trình ủ nhiệt, lắng đọng, epitaxy và làm sạch bằng plasma).

Cùng với sự phát triển và thay đổi của công nghệ bán dẫn, các loại khí được sử dụng trong quá trình sản xuất cũng vậy. Ngày nay, các nhà máy sản xuất bán dẫn sử dụng nhiều loại khí khác nhau, từ các khí trơ như...kryptonVàđèn neonđối với các loài phản ứng như nitơ trifluorua (NF 3 ) và vonfram hexafluorua (WF 6 ).

Nhu cầu ngày càng tăng đối với sự tinh khiết

Kể từ khi phát minh ra vi mạch thương mại đầu tiên, thế giới đã chứng kiến ​​sự gia tăng đáng kinh ngạc gần như theo cấp số nhân về hiệu năng của các thiết bị bán dẫn. Trong năm năm qua, một trong những cách chắc chắn nhất để đạt được sự cải thiện hiệu năng này là thông qua "thu nhỏ kích thước": giảm kích thước chính của các kiến ​​trúc chip hiện có để tích hợp nhiều bóng bán dẫn hơn vào một không gian nhất định. Bên cạnh đó, sự phát triển của các kiến ​​trúc chip mới và việc sử dụng các vật liệu tiên tiến đã tạo ra những bước nhảy vọt về hiệu năng của thiết bị.

Ngày nay, kích thước quan trọng của các chất bán dẫn tiên tiến đã trở nên quá nhỏ đến mức việc thu nhỏ kích thước không còn là cách khả thi để cải thiện hiệu suất thiết bị. Thay vào đó, các nhà nghiên cứu bán dẫn đang tìm kiếm các giải pháp dưới dạng vật liệu mới và kiến ​​trúc chip 3D.

Hàng thập kỷ không ngừng thiết kế lại đã giúp các thiết bị bán dẫn ngày nay mạnh mẽ hơn nhiều so với các vi mạch cũ — nhưng chúng cũng dễ hỏng hơn. Sự ra đời của công nghệ chế tạo tấm wafer 300mm đã nâng cao mức độ kiểm soát tạp chất cần thiết trong sản xuất bán dẫn. Ngay cả sự nhiễm bẩn nhỏ nhất trong quá trình sản xuất (đặc biệt là các khí hiếm hoặc khí trơ) cũng có thể dẫn đến hỏng hóc thiết bị nghiêm trọng – vì vậy độ tinh khiết của khí hiện nay quan trọng hơn bao giờ hết.

Đối với một nhà máy sản xuất chất bán dẫn điển hình, khí siêu tinh khiết đã là khoản chi phí vật liệu lớn nhất sau chính silicon. Chi phí này dự kiến ​​sẽ chỉ tăng lên khi nhu cầu về chất bán dẫn tăng vọt. Các sự kiện ở châu Âu đã gây thêm xáo trộn cho thị trường khí tự nhiên siêu áp suất cao đang căng thẳng. Ukraine là một trong những nhà xuất khẩu khí siêu tinh khiết lớn nhất thế giới.đèn neonDấu hiệu cho thấy, cuộc xâm lược của Nga đồng nghĩa với việc nguồn cung cấp khí hiếm đang bị hạn chế. Điều này dẫn đến tình trạng thiếu hụt và giá cả tăng cao của các loại khí trơ khác như...kryptonVàxenon.