גזי טוהר אולטרה-גבוה (UHP) הם נשמת החיים של תעשיית המוליכים למחצה. כאשר ביקוש חסר תקדים ושיבושים לרשתות האספקה ​​העולמיות מעלים את מחירו של גז בלחץ גבוה במיוחד, שיטות תכנון וייצור מוליכים למחצה חדשים מגבירים את רמת בקרת הזיהום הדרושה. עבור יצרני מוליכים למחצה, היכולת להבטיח את טוהר גז ה-UHP חשובה מאי פעם.

גזים בעלי טוהר גבוה במיוחד (UHP) הם קריטיים לחלוטין בייצור מוליכים למחצה מודרניים

אחד היישומים העיקריים של גז UHP הוא אינרטיזציה: גז UHP משמש כדי לספק אווירה מגינה סביב רכיבי מוליכים למחצה, ובכך להגן עליהם מפני ההשפעות המזיקות של לחות, חמצן ומזהמים אחרים באטמוספרה. עם זאת, אינרטיזציה היא רק אחת מפונקציות רבות ושונות שמבצעים גזים בתעשיית המוליכים למחצה. מגזי פלזמה ראשוניים ועד גזים תגובתיים המשמשים בתחריט וחישול, גזים בלחץ גבוה במיוחד משמשים למטרות רבות ושונות והם חיוניים לאורך שרשרת האספקה ​​של המוליכים למחצה.

חלק מגזי "הליבה" בתעשיית המוליכים למחצה כולליםחַנקָן(משמש כגז ניקוי כללי וכגז אינרטי),אַרגוֹן(משמש כגז הפלזמה העיקרי בתגובות תחריט ותצהיר),הֶלִיוּם(משמש כגז אינרטי בעל תכונות העברת חום מיוחדות) ומֵימָן(ממלא תפקידים מרובים בחישול, שיקוע, אפיטקסיה וניקוי פלזמה).

ככל שטכנולוגיית המוליכים למחצה התפתחה והשתנתה, כך גם הגזים המשמשים בתהליך הייצור. כיום, מפעלי ייצור מוליכים למחצה משתמשים במגוון רחב של גזים, החל מגזים אצילים כגוןקריפטוןונֵאוֹןלמינים תגובתיים כמו חנקן טריפלואוריד (NF 3) והקספלואוריד טונגסטן (WF 6).

הדרישה הגוברת לטוהר

מאז המצאת המיקרו-שבב המסחרי הראשון, העולם היה עד לעלייה כמעט אקספוננציאלית מדהימה בביצועים של התקני מוליכים למחצה. במהלך חמש השנים האחרונות, אחת הדרכים הבטוחות ביותר להשיג שיפור ביצועים מסוג זה הייתה באמצעות "שינוי גודל": צמצום ממדי מפתח של ארכיטקטורות שבבים קיימות על מנת לסחוט טרנזיסטורים נוספים לחלל נתון. בנוסף לכך, הפיתוח של ארכיטקטורות שבבים חדשות ושימוש בחומרים חדישים הביאו לקפיצות בביצועי המכשיר.

כיום, הממדים הקריטיים של מוליכים למחצה מתקדמים הם כעת כל כך קטנים עד שקנה ​​מידה של גודל אינו עוד דרך מעשית לשיפור ביצועי המכשיר. במקום זאת, חוקרי מוליכים למחצה מחפשים פתרונות בצורה של חומרים חדשים וארכיטקטורות של שבבים תלת מימדיים.

עשרות שנים של עיצוב מחדש בלתי נלאה פירושם שמכשירי המוליכים למחצה של ימינו הם הרבה יותר חזקים מהשבבים של פעם - אבל הם גם שבירים יותר. הופעתה של טכנולוגיית ייצור פרוסות בקוטר 300 מ"מ הגדילה את רמת בקרת הטומאה הנדרשת לייצור מוליכים למחצה. אפילו הזיהום הקטן ביותר בתהליך ייצור (במיוחד גזים נדירים או אינרטיים) עלול להוביל לכשל בציוד קטסטרופלי - לכן טוהר הגז חשוב כעת יותר מאי פעם.

עבור מפעל לייצור מוליכים למחצה טיפוסי, גז בטוהר אולטרה-גבוה הוא כבר ההוצאה החומרית הגדולה ביותר אחרי הסיליקון עצמו. עלויות אלו צפויות רק לעלות ככל שהביקוש למוליכים למחצה מזנק לגבהים חדשים. אירועים באירופה גרמו לשיבוש נוסף לשוק הגז הטבעי המתוח בלחץ אולטרה-גבוה. אוקראינה היא אחת היצואנים הגדולים בעולם של טוהר גבוהנֵאוֹןסימנים; הפלישה של רוסיה פירושה שהאספקה ​​של הגז הנדיר מוגבלת. זה בתורו הוביל למחסור ומחירים גבוהים יותר של גזים אצילים אחרים כגוןקריפטוןוקסנון.