Les gaz d’ultra haute pureté (UHP) sont l’élément vital de l’industrie des semi-conducteurs. Alors qu’une demande sans précédent et les perturbations des chaînes d’approvisionnement mondiales font grimper le prix du gaz à ultra haute pression, de nouvelles pratiques de conception et de fabrication de semi-conducteurs augmentent le niveau de contrôle de la pollution nécessaire. Pour les fabricants de semi-conducteurs, pouvoir garantir la pureté du gaz UHP est plus important que jamais.

Les gaz d’ultra haute pureté (UHP) sont absolument essentiels dans la fabrication moderne de semi-conducteurs

L'une des principales applications du gaz UHP est l'inertage : le gaz UHP est utilisé pour créer une atmosphère protectrice autour des composants semi-conducteurs, les protégeant ainsi des effets nocifs de l'humidité, de l'oxygène et d'autres contaminants présents dans l'atmosphère. Cependant, l’inertisation n’est qu’une des nombreuses fonctions que remplissent les gaz dans l’industrie des semi-conducteurs. Des gaz plasmatiques primaires aux gaz réactifs utilisés dans la gravure et le recuit, les gaz à ultra haute pression sont utilisés à de nombreuses fins différentes et sont essentiels tout au long de la chaîne d'approvisionnement des semi-conducteurs.

Certains des gaz « centraux » de l’industrie des semi-conducteurs comprennentazote(utilisé comme gaz de nettoyage général et inerte),argon(utilisé comme gaz plasmatique primaire dans les réactions de gravure et de dépôt),hélium(utilisé comme gaz inerte avec des propriétés spéciales de transfert de chaleur) ethydrogène(joue de multiples rôles dans le recuit, le dépôt, l'épitaxie et le nettoyage au plasma).

À mesure que la technologie des semi-conducteurs a évolué et changé, les gaz utilisés dans le processus de fabrication ont également évolué. Aujourd'hui, les usines de fabrication de semi-conducteurs utilisent une large gamme de gaz, allant des gaz rares tels quekryptonetnéonaux espèces réactives telles que le trifluorure d'azote (NF 3 ) et l'hexafluorure de tungstène (WF 6 ).

Une demande croissante de pureté

Depuis l’invention de la première puce commerciale, le monde a été témoin d’une étonnante augmentation quasi exponentielle des performances des dispositifs à semi-conducteurs. Au cours des cinq dernières années, l’un des moyens les plus sûrs d’obtenir ce type d’amélioration des performances a été la « mise à l’échelle » : réduire les dimensions clés des architectures de puces existantes afin d’insérer davantage de transistors dans un espace donné. En outre, le développement de nouvelles architectures de puces et l’utilisation de matériaux de pointe ont permis d’améliorer les performances des appareils.

Aujourd’hui, les dimensions critiques des semi-conducteurs de pointe sont si petites que la mise à l’échelle de la taille n’est plus un moyen viable d’améliorer les performances des dispositifs. Les chercheurs en semi-conducteurs recherchent plutôt des solutions sous la forme de nouveaux matériaux et d’architectures de puces 3D.

Des décennies de refonte inlassable signifient que les dispositifs à semi-conducteurs d'aujourd'hui sont bien plus puissants que les micropuces d'autrefois, mais ils sont également plus fragiles. L'avènement de la technologie de fabrication de plaquettes de 300 mm a augmenté le niveau de contrôle des impuretés requis pour la fabrication de semi-conducteurs. Même la moindre contamination dans un processus de fabrication (en particulier les gaz rares ou inertes) peut entraîner une panne catastrophique de l'équipement. La pureté du gaz est donc aujourd'hui plus importante que jamais.

Pour une usine de fabrication de semi-conducteurs typique, le gaz d’ultra haute pureté constitue déjà la dépense matérielle la plus importante après le silicium lui-même. Ces coûts ne devraient qu’augmenter à mesure que la demande de semi-conducteurs atteint de nouveaux sommets. Les événements survenus en Europe ont provoqué des perturbations supplémentaires sur le marché tendu du gaz naturel à ultra haute pression. L'Ukraine est l'un des plus grands exportateurs mondiaux de produits de haute pureténéonsignes; L’invasion russe signifie que les approvisionnements en gaz rare sont limités. Cela a à son tour entraîné des pénuries et une hausse des prix d'autres gaz nobles tels quekryptonetxénon.