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 超高純度(UHP)氣體是半導(dǎo)體行業(yè)的命脈。隨著前所未有的需求和全球供應(yīng)鏈中斷推高超高壓氣體的價(jià)格，新的半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和制造實(shí)踐正在提高所需的污染控制水平。對于半導(dǎo)體制造商而言，能夠確保 UHP 氣體的純度比以往任何時(shí)候都更加重要。

超高純度氣體在半導(dǎo)體行業(yè)的重要性

超高純度 (UHP) 氣體在現(xiàn)代半導(dǎo)體制造中絕對至關(guān)重要。

UHP 氣體的主要應(yīng)用之一是惰性化：UHP 氣體用于在半導(dǎo)體元件周圍提供保護(hù)氣氛，從而保護(hù)它們免受大氣中水分、氧氣和其他污染物的有害影響。然而，惰性化只是氣體在半導(dǎo)體工業(yè)中執(zhí)行的許多不同功能之一。從初級等離子氣體到蝕刻和退火中使用的反應(yīng)性氣體，超高壓氣體用于許多不同的目的，并且在整個(gè)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈中都是必不可少的。

半導(dǎo)體工業(yè)中的一些“核心”氣體包括氮?dú)猓ㄓ米魍ㄓ们逑春投栊詺怏w）、氬氣（用作蝕刻和沉積反應(yīng)中的主要等離子氣體）、氦氣（用作具有特殊熱量的惰性氣體-轉(zhuǎn)移特性）和氫（在退火、沉積、外延和等離子清洗中起多種作用）。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展和變化，制造過程中使用的氣體也發(fā)生了變化。如今，半導(dǎo)體制造廠使用的氣體范圍很廣，從氪和氖等惰性氣體到三氟化氮 (NF 3 )、六氟化鎢 (WF 6 ) 等活性物質(zhì)。

對純度的需求日益增加

自從第一個(gè)商用微芯片發(fā)明以來，全世界都見證了半導(dǎo)體器件的性能以驚人的接近指數(shù)的速度增長。在過去的五年中，實(shí)現(xiàn)這種性能改進(jìn)的最可靠方法之一是通過“尺寸縮放”：減小現(xiàn)有芯片架構(gòu)的關(guān)鍵尺寸，以便將更多晶體管擠入給定空間。除此之外，新芯片架構(gòu)的開發(fā)和尖端材料的使用已經(jīng)在設(shè)備性能方面產(chǎn)生了飛躍。

今天，尖端半導(dǎo)體的關(guān)鍵尺寸現(xiàn)在非常小，以至于尺寸縮放不再是提高器件性能的可行方法。相反，半導(dǎo)體研究人員正在尋找新型材料和 3D 芯片架構(gòu)形式的解決方案。

數(shù)十年不懈的重新設(shè)計(jì)意味著今天的半導(dǎo)體設(shè)備比舊的微芯片強(qiáng)大得多——但它們也更加脆弱。300 毫米晶圓制造技術(shù)的出現(xiàn)提高了半導(dǎo)體制造所需的雜質(zhì)控制水平。即使是制造過程中最輕微的污染（尤其是稀有或惰性氣體）也可能導(dǎo)致災(zāi)難性的設(shè)備故障——因此，氣體純度現(xiàn)在比以往任何時(shí)候都更加重要。

對于典型的半導(dǎo)體制造廠來說，超高純度氣體已經(jīng)是僅次于硅本身的最大材料費(fèi)用。隨著對半導(dǎo)體的需求飆升至新的高度，預(yù)計(jì)這些成本只會增加。歐洲的事件對緊張的超高壓天然氣市場造成了額外的破壞。烏克蘭是世界上最大的高純度霓虹燈出口國之一；俄羅斯的入侵意味著這種稀有氣體的供應(yīng)正在受到限制。這反過來又導(dǎo)致氪和氙等其他惰性氣體的短缺和價(jià)格上漲。