Los gases ultra altos de pureza (UHP) son el alma de la industria de los semiconductores. A medida que la demanda y las interrupciones sin precedentes a las cadenas de suministro globales aumentan el precio del gas a presión ultra alta, el diseño de semiconductores y las prácticas de fabricación están aumentando el nivel de control de la contaminación necesario. Para los fabricantes de semiconductores, poder garantizar que la pureza del gas UHP sea más importante que nunca.

Los gases de ultra alta pureza (UHP) son absolutamente críticos en la fabricación moderna de semiconductores

Una de las principales aplicaciones del gas UHP es la inercia: el gas UHP se utiliza para proporcionar una atmósfera protectora alrededor de los componentes semiconductores, protegiéndolos de los efectos nocivos de la humedad, el oxígeno y otros contaminantes en la atmósfera. Sin embargo, la inercia es solo una de las muchas funciones diferentes que los gases realizan en la industria de los semiconductores. Desde gases plasmáticos primarios hasta gases reactivos utilizados en el grabado y el recocido, los gases de presión ultra alta se usan para muchos propósitos diferentes y son esenciales en toda la cadena de suministro de semiconductores.

Algunos de los gases "centrales" en la industria de semiconductores incluyennitrógeno(utilizado como limpieza general y gas inerte),argón(utilizado como el gas plasmático primario en las reacciones de grabado y deposición),helio(utilizado como gas inerte con propiedades especiales de transferencia de calor) yhidrógeno(juega múltiples roles en recocido, deposición, epitaxia y limpieza de plasma).

A medida que la tecnología de semiconductores ha evolucionado y cambiado, también lo han utilizado los gases en el proceso de fabricación. Hoy en día, las plantas de fabricación de semiconductores utilizan una amplia gama de gases, de gases nobles comocriptónyneóna especies reactivas como el trifluoruro de nitrógeno (NF 3) y el hexafluoruro de tungsteno (WF 6).

Creciente demanda de pureza

Desde la invención del primer microchip comercial, el mundo ha sido testigo de un asombroso aumento casi exponencial en el rendimiento de los dispositivos semiconductores. En los últimos cinco años, una de las formas más seguras de lograr este tipo de mejora del rendimiento ha sido a través de la "escala de tamaño": reducir las dimensiones clave de las arquitecturas de chips existentes para exprimir más transistores en un espacio determinado. Además de esto, el desarrollo de nuevas arquitecturas de chips y el uso de materiales de vanguardia han producido saltos en el rendimiento del dispositivo.

Hoy en día, las dimensiones críticas de los semiconductores de vanguardia ahora son tan pequeños que la escala de tamaño ya no es una forma viable de mejorar el rendimiento del dispositivo. En cambio, los investigadores de semiconductores están buscando soluciones en forma de materiales novedosos y arquitecturas de chips 3D.

Las décadas de rediseño incansable significan que los dispositivos semiconductores de hoy son mucho más poderosos que los microchips de antaño, pero también son más frágiles. El advenimiento de la tecnología de fabricación de obleas de 300 mm ha aumentado el nivel de control de impurezas requerido para la fabricación de semiconductores. Incluso la más mínima contaminación en un proceso de fabricación (especialmente gases raros o inertes) puede conducir a una falla catastrófica del equipo, por lo que la pureza de gas ahora es más importante que nunca.

Para una planta típica de fabricación de semiconductores, el gas ultra-alto contenido de pureza ya es el gasto material más grande después del silicio en sí. Solo se espera que estos costos aumenten a medida que la demanda de semiconductores se eleva a nuevas alturas. Los eventos en Europa han causado una interrupción adicional al tenso mercado de gas natural de ultra alta presión. Ucrania es uno de los mayores exportadores del mundo de alta purezaneónseñales; La invasión de Rusia significa que los suministros del gas raro están siendo limitados. Esto a su vez condujo a escasez y precios más altos de otros gases nobles comocriptónyxenón.