Ultrahochreine (UHP) Gase sind das Lebenselixier der Halbleiterindustrie. Da die beispiellose Nachfrage und Unterbrechungen der globalen Lieferketten den Preis für Ultrahochdruckgas in die Höhe treiben, erhöhen neue Halbleiterdesign- und Herstellungspraktiken das erforderliche Maß an Umweltschutz. Für Halbleiterhersteller ist es wichtiger denn je, die Reinheit von UHP-Gas sicherzustellen.

Ultrahochreine (UHP) Gase sind in der modernen Halbleiterfertigung von entscheidender Bedeutung

Eine der Hauptanwendungen von UHP-Gas ist die Inertisierung: UHP-Gas wird verwendet, um eine Schutzatmosphäre um Halbleiterkomponenten zu schaffen und diese so vor den schädlichen Auswirkungen von Feuchtigkeit, Sauerstoff und anderen Verunreinigungen in der Atmosphäre zu schützen. Allerdings ist die Inertisierung nur eine von vielen verschiedenen Funktionen, die Gase in der Halbleiterindustrie erfüllen. Von primären Plasmagasen bis hin zu reaktiven Gasen, die beim Ätzen und Glühen verwendet werden, werden Ultrahochdruckgase für viele verschiedene Zwecke verwendet und sind in der gesamten Halbleiterlieferkette unverzichtbar.

Zu den „Kerngasen“ in der Halbleiterindustrie gehören:Stickstoff(wird als allgemeines Reinigungs- und Inertgas verwendet),Argon(wird als primäres Plasmagas bei Ätz- und Abscheidungsreaktionen verwendet),Helium(wird als Inertgas mit besonderen Wärmeübertragungseigenschaften verwendet) undWasserstoff(spielt mehrere Rollen beim Glühen, Abscheiden, Epitaxie und Plasmareinigung).

Mit der Weiterentwicklung und Veränderung der Halbleitertechnologie haben sich auch die im Herstellungsprozess verwendeten Gase weiterentwickelt. Heutzutage verwenden Halbleiterfabriken eine breite Palette von Gasen, von Edelgasen wie zKryptonUndNeongegenüber reaktiven Spezies wie Stickstofftrifluorid (NF 3 ) und Wolframhexafluorid (WF 6 ).

Steigende Nachfrage nach Reinheit

Seit der Erfindung des ersten kommerziellen Mikrochips hat die Welt einen erstaunlichen, nahezu exponentiellen Anstieg der Leistung von Halbleiterbauelementen erlebt. In den letzten fünf Jahren war eine der sichersten Möglichkeiten, diese Art von Leistungsverbesserung zu erreichen, die „Größenskalierung“: die Reduzierung wichtiger Abmessungen bestehender Chiparchitekturen, um mehr Transistoren auf einen bestimmten Raum zu bringen. Darüber hinaus haben die Entwicklung neuer Chiparchitekturen und der Einsatz modernster Materialien zu Leistungssprüngen bei Geräten geführt.

Heutzutage sind die kritischen Abmessungen modernster Halbleiter so klein, dass eine Größenskalierung keine praktikable Möglichkeit mehr ist, die Geräteleistung zu verbessern. Stattdessen suchen Halbleiterforscher nach Lösungen in Form neuartiger Materialien und 3D-Chiparchitekturen.

Jahrzehntelange unermüdliche Neuentwicklung haben dazu geführt, dass die heutigen Halbleiterbauelemente weitaus leistungsfähiger sind als die Mikrochips von früher – aber auch anfälliger. Das Aufkommen der 300-mm-Wafer-Herstellungstechnologie hat den Grad der für die Halbleiterherstellung erforderlichen Verunreinigungskontrolle erhöht. Selbst die geringste Verunreinigung in einem Herstellungsprozess (insbesondere Edel- oder Inertgase) kann zu einem katastrophalen Geräteausfall führen – daher ist die Gasreinheit heute wichtiger denn je.

Für eine typische Halbleiterfertigungsanlage ist ultrahochreines Gas nach Silizium selbst bereits der größte Materialaufwand. Es wird erwartet, dass diese Kosten nur noch steigen, wenn die Nachfrage nach Halbleitern neue Höhen erreicht. Ereignisse in Europa haben zu zusätzlichen Störungen auf dem angespannten Ultrahochdruck-Erdgasmarkt geführt. Die Ukraine ist einer der weltweit größten Exporteure hochreiner StoffeNeonZeichen; Die Invasion Russlands bedeutet, dass die Versorgung mit dem Edelgas eingeschränkt wird. Dies wiederum führte zu Engpässen und höheren Preisen anderer Edelgase wie zKryptonUndXenon.