У процесі виробництва напівпровідникових пластин на заводах з відносно розвиненими виробничими процесами потрібно майже 50 різних типів газів. Гази зазвичай поділяються на об'ємні гази таспеціальні гази.

Застосування газів у мікроелектроніці та напівпровідниковій промисловості. Використання газів завжди відігравало важливу роль у напівпровідникових процесах, особливо напівпровідникові процеси широко використовуються в різних галузях промисловості. Від ULSI, TFT-LCD до сучасної мікроелектромеханічної (MEMS) промисловості, напівпровідникові процеси використовуються як процеси виробництва продукції, включаючи сухе травлення, окислення, іонну імплантацію, осадження тонких плівок тощо.

Наприклад, багато хто знає, що чіпи виготовляються з піску, але, розглядаючи весь процес виробництва чіпів, потрібно більше матеріалів, таких як фоторезист, полірувальна рідина, цільовий матеріал, спеціальний газ тощо, які є незамінними. Для корпусування на задній панелі також потрібні підкладки, проміжні елементи, рамки для виводів, сполучні матеріали тощо з різних матеріалів. Спеціальні гази для електроніки є другим за величиною матеріалом у витратах на виробництво напівпровідників після кремнієвих пластин, за ними йдуть маски та фоторезисти.

Чистота газу має вирішальний вплив на продуктивність компонентів та вихід продукції, а безпека постачання газу пов'язана зі здоров'ям персоналу та безпекою роботи заводу. Чому чистота газу має такий великий вплив на технологічну лінію та персонал? Це не перебільшення, а визначається небезпечними характеристиками самого газу.

Класифікація поширених газів у напівпровідниковій промисловості

Звичайний газ

Звичайний газ також називають газом наливом: це промисловий газ з вимогою до чистоти нижче 5N та великим обсягом виробництва та продажу. Залежно від методів приготування його можна розділити на газ розділення повітря та синтетичний газ. Водень (H2), азот (N2), кисень (O2), аргон (A2) тощо;

Спеціальний газ

Спеціальний газ – це промисловий газ, який використовується в певних галузях і має особливі вимоги щодо чистоти, різноманітності та властивостей. Головним чиномSiH4, PH3, B2H6, A8H3,HCl, CF4,NH3, POCL3, SIH2CL2, SIHCL3,NH3, BCL3, SIF4, CLF3, CO, C2F6, N2O, F2, HF, HBR,SF6… і так далі.

Типи спеціальних газів

Види спеціальних газів: корозійні, токсичні, легкозаймисті, що підтримують горіння, інертні тощо.
Зазвичай використовувані напівпровідникові гази класифікуються наступним чином:
(i) Їдкий/токсичний:HClBF3, WF6, HBr, SiH2Cl2, NH3, PH3, Cl2BCl3…
(ii) Займистий: H2СН4、SiH4、PH3、AsH3、SiH2Cl2、B2H6、CH2F2、CH3F、CO…
(iii) Горючі речовини: O2, Cl2, N2O, NF3…
(iv) Інертний: N2CF4C2F6C4F8、SF6CO2,Ne、KrВін…

У процесі виробництва напівпровідникових мікросхем використовується близько 50 різних типів спеціальних газів (які називаються спеціальними газами) в процесах окислення, дифузії, осадження, травлення, інжекції, фотолітографії та інших процесах, а загальна кількість етапів процесу перевищує сотні. Наприклад, PH3 та AsH3 використовуються як джерела фосфору та миш'яку в процесі іонної імплантації, гази на основі F CF4, CHF3, SF6 та галогенні гази CI2, BCI3, HBr зазвичай використовуються в процесі травлення, SiH4, NH3, N2O в процесі плівкового осадження, F2/Kr/Ne, Kr/Ne в процесі фотолітографії.

З вищезазначеного можна зрозуміти, що багато напівпровідникових газів шкідливі для людського організму. Зокрема, деякі гази, такі як SiH4, самозаймисти. У разі витоку вони бурхливо реагують з киснем повітря та починають горіти; а AsH3 є високотоксичним. Будь-який незначний витік може завдати шкоди життю людей, тому вимоги до безпеки проектування систем керування для використання спеціальних газів є особливо високими.

Напівпровідники потребують газів високої чистоти, щоб мати «три градуси»

Чистота газу

Вміст домішкової атмосфери в газі зазвичай виражається у відсотках від чистоти газу, наприклад, 99,9999%. Загалом, вимоги до чистоти для електронних спеціальних газів досягають 5N-6N, а також виражаються об'ємним співвідношенням вмісту домішкової атмосфери ppm (частин на мільйон), ppb (частин на мільярд) та ppt (частин на трильйон). Галузь електронних напівпровідників має найвищі вимоги до чистоти та стабільності якості спеціальних газів, а чистота електронних спеціальних газів зазвичай перевищує 6N.

Сухість

Вміст слідів води в газі, або вологість, зазвичай виражається в точці роси, наприклад, атмосферній точці роси -70℃.

Чистота

Кількість забруднюючих частинок у газі, частинок розміром мкм, виражається в кількості частинок/м3. Для стисненого повітря вона зазвичай виражається в мг/м3 неминучих твердих залишків, включаючи вміст олії.