În procesul de fabricație al turnătoriilor de plachete semiconductoare cu procese de producție relativ avansate, sunt necesare aproape 50 de tipuri diferite de gaze. Gazele sunt în general împărțite în gaze vrac șigaze speciale.

Aplicarea gazelor în industria microelectronică și a semiconductorilor Utilizarea gazelor a jucat întotdeauna un rol important în procesele semiconductoare, în special procesele semiconductoare fiind utilizate pe scară largă în diverse industrii. De la ULSI, TFT-LCD până la industria microelectromecanică actuală (MEMS), procesele semiconductoare sunt utilizate ca procese de fabricație a produselor, inclusiv gravarea uscată, oxidarea, implantarea ionilor, depunerea de pelicule subțiri etc.

De exemplu, mulți oameni știu că cipurile sunt fabricate din nisip, dar privind întregul proces de fabricație a cipurilor, sunt necesare mai multe materiale, cum ar fi fotorezistul, lichidul de lustruire, materialul țintă, gazul special etc. sunt indispensabile. Ambalarea back-end necesită, de asemenea, substraturi, interpozitori, cadre de plumb, materiale de lipire etc. din diverse materiale. Gazele speciale electronice sunt al doilea material ca mărime în costurile de fabricație a semiconductorilor după napolitanele de siliciu, urmate de măști și fotorezisturi.

Puritatea gazului are o influență decisivă asupra performanței componentelor și a randamentului produsului, iar siguranța alimentării cu gaz este legată de sănătatea personalului și de siguranța funcționării fabricii. De ce are puritatea gazului un impact atât de mare asupra liniei de proces și a personalului? Aceasta nu este o exagerare, ci este determinată de caracteristicile periculoase ale gazului în sine.

Clasificarea gazelor comune în industria semiconductorilor

Gaz obișnuit

Gazul obișnuit este numit și gaz vrac: se referă la gazul industrial cu o puritate mai mică de 5N și un volum mare de producție și vânzare. Acesta poate fi împărțit în gaz de separare a aerului și gaz sintetic în funcție de diferite metode de preparare. Hidrogen (H2), azot (N2), oxigen (O2), argon (A2) etc.;

Gaze speciale

Gazul special se referă la gazul industrial utilizat în domenii specifice și care are cerințe speciale de puritate, varietate și proprietăți. În principalSiH4, PH3, B2H6, A8H3,HCLCF4NH3, POCL3, SIH2CL2, SIHCL3,NH3, BCL3, SIF4, CLF3, CO, C2F6, N2O, F2, HF, HBR,SF6… și așa mai departe.

Tipuri de gaze speciale

Tipuri de gaze speciale: corozive, toxice, inflamabile, care susțin combustia, inerte etc.
Gazele semiconductoare utilizate în mod obișnuit se clasifică după cum urmează:
(i) Coroziv/toxic:HClBF3, WF6, HBr, SiH2Cl2, NH3, PH3, Cl2,BCl3…
(ii) Inflamabil: H2,CH4、SiH4、PH3、AsH3、SiH2Cl2、B2H6、CH2F2、CH3F、CO...
(iii) Combustibil: O2、Cl2、N2O、NF3…
(iv) Inert: N2,CF4C2F6C4F8、SF6CO2Ne、Kr,El…

În procesul de fabricare a cipurilor semiconductoare, aproximativ 50 de tipuri diferite de gaze speciale (denumite gaze speciale) sunt utilizate în oxidare, difuzie, depunere, gravare, injecție, fotolitografie și alte procese, iar numărul total de etape ale procesului depășește sute. De exemplu, PH3 și AsH3 sunt utilizate ca surse de fosfor și arsenic în procesul de implantare ionică, gazele pe bază de fosfor CF4, CHF3, SF6 și gazele halogenate CI2, BCI3, HBr sunt utilizate în mod obișnuit în procesul de gravare, SiH4, NH3, N2O în procesul de depunere a peliculei, F2/Kr/Ne, Kr/Ne în procesul de fotolitografie.

Din aspectele de mai sus, putem înțelege că multe gaze semiconductoare sunt dăunătoare organismului uman. În special, unele dintre gaze, cum ar fi SiH4, se autoaprind. Atâta timp cât se scurg, vor reacționa violent cu oxigenul din aer și vor începe să ardă; iar AsH3 este foarte toxic. Orice scurgere minoră poate dăuna vieții oamenilor, așadar cerințele de siguranță ale proiectării sistemului de control pentru utilizarea gazelor speciale sunt deosebit de ridicate.

Semiconductorii necesită gaze de înaltă puritate care să aibă „trei grade”

Puritatea gazului

Conținutul de impurități din atmosfera gazului este de obicei exprimat ca procent din puritatea gazului, cum ar fi 99,9999%. În general, cerința de puritate pentru gazele speciale electronice ajunge la 5N-6N și este exprimată și prin raportul volumic dintre conținutul de impurități din atmosfera gazului (ppm - părți per milion), ppb (părți per miliard) și ppt (părți per trilion). Domeniul semiconductorilor electronici are cele mai înalte cerințe pentru puritatea și stabilitatea calității gazelor speciale, iar puritatea gazelor speciale electronice este în general mai mare de 6N.

Uscăciune

Conținutul de urme de apă din gaz, sau umezeala, este de obicei exprimat în punct de rouă, cum ar fi punctul de rouă atmosferic de -70 ℃.

Curăţenie

Numărul de particule poluante din gaz, particule cu dimensiunea particulelor de µm, este exprimat în câte particule/M3. Pentru aerul comprimat, acesta este de obicei exprimat în mg/m3 de reziduuri solide inevitabile, care include conținutul de ulei.