I tillverkningsprocessen av halvledarwafergjuterier med relativt avancerade produktionsprocesser behövs nästan 50 olika typer av gaser. Gaser delas i allmänhet in i bulkgaser ochspeciella gaser.

Användning av gaser i mikroelektronik och halvledarindustrier Användningen av gaser har alltid spelat en viktig roll i halvledarprocesser, speciellt halvledarprocesser används i stor utsträckning inom olika industrier. Från ULSI, TFT-LCD till den nuvarande mikroelektromekaniska (MEMS) industrin, används halvledarprocesser som produkttillverkningsprocesser, inklusive torretsning, oxidation, jonimplantation, tunnfilmsavsättning, etc.

Många vet till exempel att spån är gjorda av sand, men ser man på hela processen med spåntillverkning behövs fler material, såsom fotoresist, polervätska, målmaterial, specialgas etc. är oumbärliga. Back-end förpackningar kräver också substrat, mellanlägg, blyramar, bindningsmaterial etc. av olika material. Elektroniska specialgaser är det näst största materialet i halvledartillverkningskostnaderna efter kiselwafers, följt av masker och fotoresist.

Gasens renhet har ett avgörande inflytande på komponentprestanda och produktutbyte, och säkerheten vid gasförsörjning är relaterad till personalens hälsa och säkerheten vid fabriksdrift. Varför har gasens renhet så stor inverkan på processlinjen och personalen? Detta är inte en överdrift, utan bestäms av de farliga egenskaperna hos själva gasen.

Klassificering av vanliga gaser inom halvledarindustrin

Vanlig gas

Vanlig gas kallas även bulkgas: det avser industrigas med ett renhetskrav lägre än 5N och en stor produktions- och försäljningsvolym. Den kan delas in i luftseparationsgas och syntetisk gas enligt olika beredningsmetoder. Väte (H2), kväve (N2), syre (O2), argon (A2), etc.;

Specialitetsgas

Specialgas avser industrigas som används inom specifika områden och som har särskilda krav på renhet, variation och egenskaper. HuvudsakligenSiH4, PH3, B2H6, A8H3,HCL, CF4,NH3, POCL3, SIH2CL2, SIHCL3,NH3, BCL3, SIF4, CLF3, CO, C2F6, N2O, F2, HF, HBR,SF6… och så vidare.

Typer av speciella gaser

Typer av specialgaser: frätande, giftiga, brandfarliga, förbränningsstödjande, inerta, etc.
Vanligt använda halvledargaser klassificeras enligt följande:
(i) Frätande/toxiska:HCl、BF3, WF6, HBr, SiH2Cl2, NH3, PH3, Cl2,BCl3…
(ii) Brandfarligt: ​​H2、CH4、SiH4、PH3、AsH3、SiH2Cl2,B2H6,CH2F2,CH3F,CO...
(iii) Brännbart: O2, Cl2, N2O, NF3...
(iv) Inert: N2、CF4、C2F6、C4F8、SF6、CO2、Ne、Kr、Han…

I processen för tillverkning av halvledarchip används cirka 50 olika typer av specialgaser (kallade specialgaser) vid oxidation, diffusion, deponering, etsning, injektion, fotolitografi och andra processer, och de totala processtegen överstiger hundratals. Till exempel används PH3 och AsH3 som fosfor- och arsenikkällor i jonimplantationsprocessen, F-baserade gaser CF4, CHF3, SF6 och halogengaserna CI2, BCI3, HBr används vanligtvis i etsningsprocessen, SiH4, NH3, N2O i avsättningsfilmprocessen, F2/Kr/Ne, Kr/Ne i fotolitografiprocessen.

Från ovanstående aspekter kan vi förstå att många halvledargaser är skadliga för människokroppen. I synnerhet är vissa av gaserna, såsom SiH4, självantändande. Så länge de läcker kommer de att reagera våldsamt med syre i luften och börja brinna; och AsH3 är mycket giftigt. Eventuellt litet läckage kan skada människors liv, så kraven på säkerheten för kontrollsystemets design för användning av speciella gaser är särskilt höga.

Halvledare kräver högrena gaser för att ha "tre grader"

Gas renhet

Halten av föroreningsatmosfär i gasen uttrycks vanligtvis som en procentandel av gasens renhet, såsom 99,9999 %. Generellt sett når renhetskravet för elektroniska specialgaser 5N-6N, och uttrycks också av volymförhållandet mellan föroreningsatmosfärens innehåll ppm (part per million), ppb (part per billion) och ppt (del per biljon). Det elektroniska halvledarfältet har de högsta kraven på renheten och kvalitetsstabiliteten hos specialgaser, och renheten hos elektroniska specialgaser är i allmänhet större än 6N.

Torrhet

Innehållet av spårvatten i gasen, eller fuktighet, uttrycks vanligtvis i daggpunkt, såsom atmosfärisk daggpunkt -70 ℃.

Renlighet

Antalet förorenande partiklar i gasen, partiklar med en partikelstorlek på µm, uttrycks i hur många partiklar/M3. För tryckluft uttrycks det vanligtvis i mg/m3 oundvikliga fasta rester, inklusive oljehalt.