الغازات فائقة النقاء (UHP) هي شريان الحياة لصناعة أشباه الموصلات. ومع تسبب الطلب غير المسبوق والاضطرابات في سلاسل التوريد العالمية في دفع أسعار الغاز عالي الضغط إلى الارتفاع، تعمل ممارسات التصميم والتصنيع الجديدة لأشباه الموصلات على زيادة مستوى مكافحة التلوث المطلوب. بالنسبة لمصنعي أشباه الموصلات، أصبحت القدرة على ضمان نقاء غاز UHP أكثر أهمية من أي وقت مضى.

تعتبر الغازات فائقة النقاء (UHP) أمرًا بالغ الأهمية في تصنيع أشباه الموصلات الحديثة

أحد التطبيقات الرئيسية لغاز UHP هو الخمول: يُستخدم غاز UHP لتوفير جو وقائي حول مكونات أشباه الموصلات، وبالتالي حمايتها من التأثيرات الضارة للرطوبة والأكسجين والملوثات الأخرى في الغلاف الجوي. ومع ذلك، فإن الخمول هو مجرد واحدة من العديد من الوظائف المختلفة التي تؤديها الغازات في صناعة أشباه الموصلات. من غازات البلازما الأولية إلى الغازات التفاعلية المستخدمة في النقش والتليين، تُستخدم الغازات ذات الضغط العالي للغاية في العديد من الأغراض المختلفة وهي ضرورية في جميع أنحاء سلسلة توريد أشباه الموصلات.

وتشمل بعض الغازات "الأساسية" في صناعة أشباه الموصلاتنتروجين(يستخدم كمنظف عام وغاز خامل)،الأرجون(يستخدم كغاز البلازما الأساسي في تفاعلات الحفر والترسيب)،هيليوم(يستخدم كغاز خامل له خصائص نقل الحرارة الخاصة) وهيدروجين(يلعب أدوارًا متعددة في التلدين والترسيب وتنظيف البلازما).

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

تزايد الطلب على النقاء

منذ اختراع أول شريحة تجارية دقيقة، شهد العالم زيادة مذهلة تكاد تكون هائلة في أداء الأجهزة شبه الموصلة. على مدى السنوات الخمس الماضية، كانت إحدى الطرق المؤكدة لتحقيق هذا النوع من تحسين الأداء هي من خلال "تدرج الحجم": تقليل الأبعاد الرئيسية لبنيات الرقائق الحالية من أجل ضغط المزيد من الترانزستورات في مساحة معينة. بالإضافة إلى ذلك، أدى تطوير بنيات الرقائق الجديدة واستخدام المواد المتطورة إلى تحقيق قفزات في أداء الأجهزة.

اليوم، أصبحت الأبعاد الحرجة لأشباه الموصلات المتطورة صغيرة جدًا لدرجة أن قياس الحجم لم يعد وسيلة قابلة للتطبيق لتحسين أداء الجهاز. وبدلاً من ذلك، يبحث الباحثون في مجال أشباه الموصلات عن حلول في شكل مواد جديدة وهياكل شرائح ثلاثية الأبعاد.

إن عقودًا من إعادة التصميم المتواصلة تعني أن أجهزة أشباه الموصلات اليوم أقوى بكثير من الرقائق الدقيقة القديمة، ولكنها أيضًا أكثر هشاشة. أدى ظهور تكنولوجيا تصنيع الرقائق بقطر 300 مم إلى زيادة مستوى التحكم في الشوائب المطلوبة لتصنيع أشباه الموصلات. حتى أدنى تلوث في عملية التصنيع (وخاصة الغازات النادرة أو الخاملة) يمكن أن يؤدي إلى فشل كارثي في ​​المعدات - لذلك أصبحت نقاء الغاز الآن أكثر أهمية من أي وقت مضى.

بالنسبة لمصنع نموذجي لتصنيع أشباه الموصلات، يعد الغاز عالي النقاء بالفعل أكبر تكلفة مادية بعد السيليكون نفسه. ومن المتوقع أن تزداد هذه التكاليف مع ارتفاع الطلب على أشباه الموصلات إلى آفاق جديدة. تسببت الأحداث في أوروبا في حدوث اضطراب إضافي في سوق الغاز الطبيعي المتوتر للغاية ذي الضغط العالي. تعد أوكرانيا واحدة من أكبر مصدري المواد عالية النقاء في العالمنيونعلامات؛ ويعني الغزو الروسي أن إمدادات الغاز النادر أصبحت محدودة. وهذا بدوره أدى إلى نقص وارتفاع أسعار الغازات النبيلة الأخرى مثلالكريبتونوزينون.