تُعدّ الغازات فائقة النقاء (UHP) عصب صناعة أشباه الموصلات. ومع ارتفاع سعر الغاز فائق الضغط نتيجةً للطلب غير المسبوق وانقطاعات سلاسل التوريد العالمية، تُسهم أساليب التصميم والتصنيع الجديدة لأشباه الموصلات في زيادة مستوى مكافحة التلوث اللازم. وبالنسبة لمصنعي أشباه الموصلات، يُعدّ ضمان نقاء غاز UHP أكثر أهمية من أي وقت مضى.

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

يُعدّ التخميد أحد التطبيقات الرئيسية لغاز UHP: يُستخدم هذا الغاز لتوفير جوّ واقٍ حول مكونات أشباه الموصلات، مما يحميها من الآثار الضارة للرطوبة والأكسجين والملوثات الأخرى في الغلاف الجوي. ومع ذلك، يُعدّ التخميد إحدى الوظائف العديدة التي تؤديها الغازات في صناعة أشباه الموصلات. من غازات البلازما الأولية إلى الغازات التفاعلية المستخدمة في الحفر والتلدين، تُستخدم الغازات فائقة الضغط لأغراض متعددة، وهي أساسية في جميع مراحل سلسلة توريد أشباه الموصلات.

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

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

الطلب المتزايد على النقاء

منذ اختراع أول رقاقة إلكترونية تجارية، شهد العالم زيادةً مذهلةً شبه مُتسارعة في أداء أجهزة أشباه الموصلات. وعلى مدار السنوات الخمس الماضية، كانت إحدى أضمن الطرق لتحقيق هذا النوع من تحسين الأداء هي "تصغير الحجم": أي تقليل الأبعاد الرئيسية لهياكل الرقاقات الحالية بهدف زيادة عدد الترانزستورات في مساحة مُحددة. إضافةً إلى ذلك، أدى تطوير هياكل رقاقات جديدة واستخدام مواد متطورة إلى قفزات نوعية في أداء الأجهزة.

اليوم، أصبحت الأبعاد الحرجة لأشباه الموصلات المتطورة صغيرة جدًا، لدرجة أن التوسع في الحجم لم يعد حلاً فعالًا لتحسين أداء الأجهزة. وبدلًا من ذلك، يبحث باحثو أشباه الموصلات عن حلول في شكل مواد جديدة وهياكل رقائق ثلاثية الأبعاد.

عقود من إعادة التصميم الدؤوبة تعني أن أجهزة أشباه الموصلات اليوم أقوى بكثير من الرقائق الدقيقة القديمة، لكنها أيضًا أكثر هشاشة. وقد أدى ظهور تقنية تصنيع رقائق 300 مم إلى زيادة مستوى التحكم في الشوائب اللازم لتصنيع أشباه الموصلات. حتى أدنى تلوث في عملية التصنيع (وخاصةً الغازات النادرة أو الخاملة) قد يؤدي إلى عطل كارثي في ​​المعدات، لذا أصبحت نقاء الغاز الآن أكثر أهمية من أي وقت مضى.

بالنسبة لمصنع أشباه الموصلات النموذجي، يُعدّ الغاز فائق النقاء بالفعل أكبر تكلفة مادية بعد السيليكون نفسه. ومن المتوقع أن ترتفع هذه التكاليف مع ارتفاع الطلب على أشباه الموصلات إلى مستويات غير مسبوقة. وقد تسببت الأحداث في أوروبا في مزيد من الاضطرابات في سوق الغاز الطبيعي عالي الضغط المتوتر. تُعد أوكرانيا واحدة من أكبر مُصدّري الغاز الطبيعي عالي النقاء في العالم.نيونعلامات؛ غزو روسيا يعني تقييد إمدادات الغاز النادر. وهذا بدوره أدى إلى نقص وارتفاع أسعار الغازات النبيلة الأخرى مثلكريبتونوزينون.