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

Khí có độ tinh khiết cực cao (UHP) cực kỳ quan trọng trong sản xuất chất bán dẫn hiện đại

Một trong những ứng dụng chính của khí UHP là làm trơ: Khí UHP được sử dụng để cung cấp một bầu khí quyển bảo vệ xung quanh các linh kiện bán dẫn, do 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 ăn mòn và ủ, khí áp suất cực cao được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau và rất cần thiết trong toàn bộ chuỗi cung ứng chất bán dẫn.

Một số loại khí “lõi” trong ngành công nghiệp bán dẫn bao gồmnitơ(được sử dụng làm chất tẩy rửa nói chung và khí trơ),argon(được sử dụng làm khí plasma chính trong các phản ứng ăn mòn và lắng đọng),khí heli(được sử dụng làm khí trơ với đặc tính truyền nhiệt đặc biệt) vàhydro(đóng nhiều vai trò trong quá trình ủ, lắng đọng, làm sạch bằng epitaxy và huyết tương).

Khi công nghệ bán dẫn đã phát triển và thay đổi, các loại khí được sử dụng trong quá trình sản xuất cũng vậy.Ngày nay, các nhà máy sản xuất chất bán dẫn sử dụng nhiều loại khí khác nhau, từ khí hiếm nhưkryptonVàđèn neonvới các loại 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 5 năm qua, một trong những cách chắc chắn nhất để đạt được loại cải tiến hiệu suất này là thông qua "nhân rộng kích thước": giảm các kích thước chính của kiến ​​trúc chip hiện có để ép nhiều bóng bán dẫn hơn vào một không gian nhất định.Thêm vào đó, sự phát triển của kiến ​​trúc chip mới và việc sử dụng các vật liệu tiên tiến đã tạo ra những bước nhảy vọt về hiệu suất của thiết bị.

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

Nhiều thập kỷ thiết kế lại không mệt mỏi có nghĩa là các thiết bị bán dẫn ngày nay mạnh hơn nhiều so với các vi mạch cũ — nhưng chúng cũng mỏng manh hơn.Sự ra đời của công nghệ chế tạo tấm wafer 300mm đã tăng mức độ kiểm soát tạp chất cần thiết cho sản xuất chất bán dẫn.Ngay cả sự nhiễm bẩn 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 giờ đây trở nên quan trọng hơn bao giờ hết.

Đối với một nhà máy chế tạo chất bán dẫn điển hình, khí có độ tinh khiết cực cao đã là chi phí vật liệu lớn nhất sau chính silicon.Những chi phí này dự kiến ​​sẽ chỉ tăng lên khi nhu cầu về chất bán dẫn tăng vọt lên một tầm cao mới.Các sự kiện ở châu Âu đã gây thêm gián đoạn cho thị trường khí đốt tự nhiên áp suất cực cao đang căng thẳng.Ukraine là một trong những nhà xuất khẩu lớn nhất thế giới về độ tinh khiết caođèn neondấu hiệu;Cuộc xâm lược của Nga có nghĩa là nguồn cung cấp khí hiếm đang bị hạn chế.Điều này lần lượt dẫn đến sự thiếu hụt và giá cao hơn của các loại khí hiếm khác nhưkryptonVàxenon.