У процесі виробництва ливарних цехів для напівпровідникових пластин із відносно передовими виробничими процесами потрібно близько 50 різних типів газів. Гази загалом поділяються на масові 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 продуктів, включаючи сухе травлення, окислення, іонну імплантацію, осадження тонкої плівки тощо.

Наприклад, багато людей знають, що чіпи виготовляються з піску, але, дивлячись на весь процес виробництва чіпів, потрібні додаткові матеріали, такі як фоторезист, полірувальна рідина, цільовий матеріал, спеціальний газ тощо. Зворотне пакування також потребує підкладок, проміжних елементів, свинцевих каркасів, сполучних матеріалів тощо з різних матеріалів. Електронні спеціальні гази є другим найбільшим матеріалом у вартості виробництва напівпровідників після кремнієвих пластин, за ними йдуть маски та фоторезисти.

Чистота газу має вирішальний вплив на продуктивність компонентів і вихід продукту, а безпека газопостачання пов'язана зі здоров'ям персоналу та безпекою роботи заводу. Чому чистота газу так сильно впливає 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 масовим газом: це промисловий газ із вимогами до чистоти нижче 5N і великим обсягом виробництва та продажу. Його можна розділити на газ розділення повітря та синтетичний газ відповідно до різних методів підготовки. Гідроген (H2), азот (N2), кисень (O2), аргон (A2) тощо;

Спеціальний газ

Спеціальний газ відноситься до промислового газу, який використовується в певних галузях і має особливі вимоги щодо чистоти, різноманітності та властивостей. В основномуSiH4, PH3, B2H6, A8H3,HCL, CF4,NH3, POCL3, SIH2CL2, SIHCL3,NH3, BCL3, SIF4, CLF3, CO, C2F6, N2O, F2, HF, HBR,SF6… і так далі.

Види спеціальних газів

Види спеціальних газів: корозійні, токсичні, легкозаймисті, що підтримують горіння, інертні та ін.
Зазвичай використовувані напівпровідникові гази класифікуються таким чином:
(i) Корозійний/токсичний:HCl、BF3、 WF6、HBr、SiH2Cl2、NH3、 PH3、Cl2、BCl3…
(ii) Горючий: H2、CH4、SiH4、PH3、AsH3、SiH2Cl2、B2H6、CH2F2、CH3F、CO…
(iii) Горючий: O2、Cl2、N2O、NF3…
(iv) Інертний: N2、CF4、C2F6、C4F8、SF6,CO2,Ne、Kr、Він…

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

З вищезазначених аспектів ми можемо зрозуміти, що багато напівпровідникових газів шкідливі для людського організму. Зокрема, деякі гази, такі як SiH4, є самозаймистими. Поки вони витікають, вони будуть бурхливо реагувати з киснем у повітрі та починати горіти; і AsH3 є високотоксичним. Будь-який незначний витік може завдати шкоди життю людей, тому вимоги до безпеки конструкції системи керування використанням спеціальних газів особливо високі.

Напівпровідники вимагають, щоб гази високої чистоти мали «три ступені»

Чистота газу

Вміст атмосфери домішок у газі зазвичай виражається у відсотках від чистоти газу, наприклад 99,9999%. Взагалі кажучи, вимога до чистоти електронних спеціальних газів досягає 5N-6N, а також виражається об'ємним співвідношенням вмісту домішок в атмосфері ppm (частина на мільйон), ppb (частка на мільярд) і ppt (частка на трильйон). Сфера електронних напівпровідників має найвищі вимоги до чистоти та стабільності якості спеціальних газів, а чистота електронних спеціальних газів, як правило, перевищує 6N.

Сухість

Вміст слідів води в газі або вологість зазвичай виражається в точці роси, такій як атмосферна точка роси -70 ℃.

Чистота

Кількість забруднюючих частинок у газі, частинок із розміром частинок мкм, виражається у кількості частинок/м3. Для стисненого повітря він зазвичай виражається в мг/м3 неминучих твердих залишків, які включають вміст масла.