Khí siêu tinh khiết (UHP) là huyết mạch của ngành công nghiệp bán dẫn. Khi nhu cầu chưa từng có và sự gián đoạn trong chuỗi cung ứng toàn cầu đẩy giá khí siêu áp suất lên cao, các quy trình 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) cực kỳ quan trọng trong sản xuất chất bán dẫn hiện đại

Một trong những ứng dụng chính của khí UHP là trơ hóa: Khí UHP được sử dụng để tạo ra một lớp 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, trơ hóa 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 áp suất 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 gồmnitơ(được sử dụng như một chất làm sạch chung và khí trơ),khí argon(được sử dụng làm khí plasma chính trong 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, lắng đọng, epitaxy và làm sạch plasma).

Khi công nghệ bán dẫn phát triển và thay đổi, các loại khí được sử dụng trong quy trình sản xuất cũng thay đổi theo. Ngày nay, các nhà máy sản xuất chất bán dẫn sử dụng nhiều loại khí khác nhau, từ khí hiếm nhưkryptonVàđèn neonđối với các loài phản ứng như nitơ triflorua (NF 3 ) và vonfram hexaflorua (WF 6 ).

Nhu cầu ngày càng tăng về độ 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 suất của các thiết bị bán dẫn. Trong năm năm qua, một trong những cách chắc chắn nhất để đạt được sự cải thiện hiệu suất này là thông qua "thu nhỏ kích thước": giảm kích thước chính của các kiến ​​trúc chip hiện có để có thể 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 suất thiết bị.

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

Hàng thập kỷ thiết kế lại không ngừng nghỉ đồng nghĩa với việc các thiết bị bán dẫn ngày nay mạnh mẽ hơn nhiều so với các vi mạch cũ — nhưng chúng cũng mỏng manh hơn. Sự ra đời của công nghệ chế tạo wafer 300mm đã nâng cao mức độ kiểm soát tạp chất cần thiết cho sản xuất bán dẫn. Ngay cả một tạp chất nhỏ nhất trong quy trình sản xuất (đặc biệt là 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 thông thường, khí siêu tinh khiết hiện là chi phí vật liệu lớn nhất, chỉ sau silicon. Chi phí này dự kiến ​​sẽ còn tăng cao hơn nữa khi nhu cầu về chất bán dẫn tăng vọt. Các sự kiện ở châu Âu đã gây thêm gián đoạn cho thị trường khí thiên nhiên áp suất siêu cao vốn đang căng thẳng. Ukraine là một trong những nước 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 khí hiếm đang bị hạn chế. Điều này dẫn đến tình trạng thiếu hụt và giá các loại khí hiếm khác nhưkryptonVàxenon.