Les gaz ultra-élevés de pureté (UHP) sont l'élément vital de l'industrie des semi-conducteurs. À mesure que la demande et les perturbations sans précédent des chaînes d'approvisionnement mondiales augmentent le prix du gaz à ultra-haute pression, les 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, il est plus important que jamais de garantir la pureté du gaz UHP.

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

L'une des principales applications du gaz UHP est l'inertisation: le gaz UHP est utilisé pour fournir une atmosphère protectrice autour des composants semi-conducteurs, les protégeant ainsi des effets nocifs de l'humidité, de l'oxygène et d'autres contaminants dans l'atmosphère. Cependant, l'inertisation n'est qu'une des nombreuses fonctions différentes que les gaz remplissent 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 et sont essentiels dans toute la chaîne d'approvisionnement des semi-conducteurs.

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

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

Demande croissante de pureté

Depuis l'invention de la première micropuce commerciale, le monde a été témoin d'une augmentation étonnante presque exponentielle des performances des appareils semi-conducteurs. Au cours des cinq dernières années, l'un des moyens les plus sûrs d'atteindre ce type d'amélioration des performances a été de «mise à l'échelle de la taille»: réduire les dimensions clés des architectures de puces existantes afin de presser plus de transistors dans un espace donné. En plus de cela, le développement de nouvelles architectures de puces et l'utilisation de matériaux de pointe ont produit des sauts dans les performances de l'appareil.

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

Des décennies de refonte infatigable signifient que les appareils semi-conducteurs d'aujourd'hui sont beaucoup plus puissants que les micropuces d'autrefois - mais elles 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 d'un processus de fabrication (en particulier les gaz rares ou inertes) peut entraîner une défaillance de l'équipement catastrophique - donc la pureté du gaz est désormais plus importante que jamais.

Pour une usine de fabrication de semi-conducteurs typique, le gaz ultra-élevé est déjà la plus grande dépense de matériaux après le silicium lui-même. Ces coûts ne devraient augmenter que lorsque la demande de semi-conducteurs monte à de nouveaux sommets. Les événements en Europe ont provoqué une perturbation supplémentaire du marché du gaz naturel à ultra-haute pression tendue. L'Ukraine est l'un des plus grands exportateurs mondiaux de haute pureténéonsignes; L'invasion de la Russie signifie que les approvisionnements du gaz rare sont limités. Cela a entraîné à son tour des pénuries et des prix plus élevés d'autres gaz nobles tels quekryptonetxénon.