تُعدّ الغازات فائقة النقاء (UHP) شريان الحياة لصناعة أشباه الموصلات. ومع ارتفاع أسعار هذه الغازات نتيجةً للطلب غير المسبوق والاضطرابات التي طرأت على سلاسل التوريد العالمية، تزداد الحاجة إلى مكافحة التلوث في تصميم وتصنيع أشباه الموصلات. لذا، بات ضمان نقاء هذه الغازات أكثر أهمية من أي وقت مضى بالنسبة لمصنّعي أشباه الموصلات.

تُعد الغازات فائقة النقاء (UHP) بالغة الأهمية في صناعة أشباه الموصلات الحديثة

يُعدّ التخميل أحد التطبيقات الرئيسية لغازات الضغط العالي جدًا (UHP): حيث تُستخدم هذه الغازات لتوفير بيئة واقية حول مكونات أشباه الموصلات، وبالتالي حمايتها من الآثار الضارة للرطوبة والأكسجين والملوثات الأخرى الموجودة في الغلاف الجوي. مع ذلك، فإن التخميل ليس سوى وظيفة واحدة من بين العديد من الوظائف التي تؤديها الغازات في صناعة أشباه الموصلات. فمن غازات البلازما الأولية إلى الغازات التفاعلية المستخدمة في عمليات الحفر والتلدين، تُستخدم غازات الضغط العالي جدًا لأغراض متنوعة، وهي ضرورية في جميع مراحل سلسلة توريد أشباه الموصلات.

تتضمن بعض الغازات "الأساسية" في صناعة أشباه الموصلات ما يلي:نتروجين(يستخدم كغاز تنظيف عام وغاز خامل)،الأرجون(يستخدم كغاز البلازما الأساسي في تفاعلات الحفر والترسيب)،الهيليوم(يستخدم كغاز خامل ذو خصائص خاصة لنقل الحرارة) وهيدروجين(يلعب أدوارًا متعددة في التلدين والترسيب والنمو الطبقي وتنظيف البلازما).

مع تطور تكنولوجيا أشباه الموصلات وتغيرها، تغيرت أيضًا الغازات المستخدمة في عملية التصنيع. اليوم، تستخدم مصانع تصنيع أشباه الموصلات مجموعة واسعة من الغازات، بدءًا من الغازات النبيلة مثل...كريبتونونيونإلى الأنواع التفاعلية مثل ثلاثي فلوريد النيتروجين (NF 3) وسداسي فلوريد التنجستن (WF 6).

تزايد الطلب على النقاء

منذ اختراع أول شريحة إلكترونية تجارية، شهد العالم زيادة مذهلة تكاد تكون أسية في أداء أشباه الموصلات. وعلى مدى السنوات الخمس الماضية، كان أحد أكثر الطرق فعالية لتحقيق هذا التحسن في الأداء هو "تصغير الحجم": أي تقليل الأبعاد الرئيسية لهياكل الشرائح الحالية لزيادة عدد الترانزستورات في حيز معين. إضافة إلى ذلك، أدى تطوير هياكل شرائح جديدة واستخدام مواد متطورة إلى قفزات نوعية في أداء الأجهزة.

أصبحت الأبعاد الحرجة لأشباه الموصلات المتطورة اليوم صغيرة للغاية لدرجة أن تصغير الحجم لم يعد وسيلة فعالة لتحسين أداء الأجهزة. وبدلاً من ذلك، يبحث باحثو أشباه الموصلات عن حلول في شكل مواد جديدة وهياكل رقائق ثلاثية الأبعاد.

عقود من إعادة التصميم الدؤوبة جعلت أجهزة أشباه الموصلات اليوم أقوى بكثير من الرقائق الإلكترونية القديمة، لكنها في الوقت نفسه أكثر هشاشة. وقد أدى ظهور تقنية تصنيع الرقاقات بقطر 300 مم إلى زيادة مستوى التحكم في الشوائب المطلوب في صناعة أشباه الموصلات. حتى أدنى تلوث في عملية التصنيع (خاصة الغازات النادرة أو الخاملة) قد يؤدي إلى عطل كارثي في ​​المعدات، لذا فإن نقاء الغاز أصبح الآن أكثر أهمية من أي وقت مضى.

بالنسبة لمصنع نموذجي لتصنيع أشباه الموصلات، يُعدّ الغاز فائق النقاء بالفعل أكبر بند في نفقات المواد بعد السيليكون نفسه. ومن المتوقع أن ترتفع هذه التكاليف مع ازدياد الطلب على أشباه الموصلات إلى مستويات غير مسبوقة. وقد تسببت الأحداث في أوروبا في مزيد من الاضطراب في سوق الغاز الطبيعي فائق الضغط المتوتر. وتُعدّ أوكرانيا من أكبر مُصدّري الغاز عالي النقاء في العالم.نيونتشير الدلائل إلى أن الغزو الروسي يعني تقييد إمدادات الغازات النادرة. وقد أدى ذلك بدوره إلى نقص وارتفاع أسعار الغازات النبيلة الأخرى مثلكريبتونوزينون.