Bij de productie van halfgeleiderwafels in relatief geavanceerde fabrieken zijn bijna 50 verschillende soorten gassen nodig. Gassen worden over het algemeen onderverdeeld in bulkgassen en gasvormige gassen.speciale gassen.

Toepassing van gassen in de micro-elektronica en halfgeleiderindustrie. Het gebruik van gassen heeft altijd een belangrijke rol gespeeld in halfgeleiderprocessen, met name in de halfgeleiderindustrie, waar ze breed worden toegepast. Van ULSI en TFT-LCD tot de huidige micro-elektromechanische (MEMS) industrie, worden halfgeleiderprocessen gebruikt als productieprocessen, waaronder droog etsen, oxidatie, ionenimplantatie, dunnefilmdepositie, enzovoort.

Veel mensen weten bijvoorbeeld dat chips van zand gemaakt zijn, maar als je naar het hele productieproces van chips kijkt, zijn er veel meer materialen nodig, zoals fotolak, polijstvloeistof, targetmateriaal, speciale gassen, enzovoort. Ook de back-end packaging vereist substraten, interposers, leadframes, bondingmaterialen, enzovoort, allemaal van verschillende materialen. Elektronische speciale gassen vormen na siliciumwafers de op één na grootste kostenpost in de halfgeleiderproductie, gevolgd door maskers en fotolakken.

De zuiverheid van gas heeft een doorslaggevende invloed op de prestaties van componenten en de productopbrengst, en de veiligheid van de gasvoorziening is van belang voor de gezondheid van het personeel en de veiligheid van de fabriekswerkzaamheden. Waarom heeft de zuiverheid van gas zo'n grote impact op de productielijn en het personeel? Dit is geen overdrijving, maar wordt bepaald door de gevaarlijke eigenschappen van het gas zelf.

Classificatie van veelvoorkomende gassen in de halfgeleiderindustrie

Gewoon gas

Gewoon gas wordt ook wel bulkgas genoemd: het verwijst naar industrieel gas met een zuiverheidseis lager dan 5N en een groot productie- en verkoopvolume. Het kan worden onderverdeeld in gas voor luchtscheiding en synthetisch gas, afhankelijk van de verschillende bereidingsmethoden. Voorbeelden zijn waterstof (H2), stikstof (N2), zuurstof (O2), argon (A2), enzovoort.

Speciaal gas

Speciaal gas verwijst naar industrieel gas dat in specifieke sectoren wordt gebruikt en speciale eisen stelt aan zuiverheid, variëteit en eigenschappen. VoornamelijkSiH4, PH3, B2H6, A8H3,HCL, CF4,NH3, POCL3, SIH2CL2, SIHCL3,NH3, BCL3, SIF4, CLF3, CO, C2F6, N2O, F2, HF, HBR,SF6…enzovoort.

Soorten Spiciale gassen

Soorten speciale gassen: corrosief, giftig, brandbaar, verbrandingsondersteunend, inert, enz.
Veelgebruikte halfgeleidergassen worden als volgt geclassificeerd:
(i) Corrosief/giftig:HCl、BF3、 WF6、HBr、SiH2Cl2、NH3、 PH3、Cl2、BCl3…
(ii) Ontvlambaar: H2、CH4、SiH4、PH3、AsH3、SiH2Cl2、B2H6、CH2F2、CH3F、CO…
(iii) Brandbaar: O2, Cl2, N2O, NF3…
(iv) Inert: N2、CF4、C2F6、C4F8、SF6、CO2、Ne、Kr,Hij…

Bij de productie van halfgeleiderchips worden zo'n 50 verschillende soorten speciale gassen gebruikt in processen zoals oxidatie, diffusie, depositie, etsen, injectie, fotolithografie en andere processen. Het totale aantal processtappen loopt in de honderden. Zo worden bijvoorbeeld PH3 en AsH3 gebruikt als fosfor- en arseenbronnen bij ionenimplantatie, worden fluorhoudende gassen zoals CF4, CHF3 en SF6 en halogeenhoudende gassen zoals CI2, BCI3 en HBr veelvuldig gebruikt bij het etsproces, SiH4, NH3 en N2O bij de depositie van films, en F2/Kr/Ne en Kr/Ne bij fotolithografie.

Uit bovenstaande aspecten kunnen we opmaken dat veel halfgeleidergassen schadelijk zijn voor het menselijk lichaam. Sommige gassen, zoals SiH4, zijn bijvoorbeeld zelfontbrandend. Bij lekkage reageren ze heftig met zuurstof in de lucht en ontbranden ze. AsH3 is bovendien zeer giftig. Zelfs een kleine lekkage kan levensgevaarlijk zijn. Daarom zijn de eisen aan de veiligheid van het ontwerp van besturingssystemen voor het gebruik van deze gassen bijzonder hoog.

Halfgeleiders vereisen gassen met een hoge zuiverheid om "drie graden" te bereiken.

Gaszuiverheid

Het gehalte aan onzuiverheden in een gas wordt doorgaans uitgedrukt als een percentage van de gaszuiverheid, bijvoorbeeld 99,9999%. Over het algemeen ligt de zuiverheidseis voor elektronische speciale gassen tussen de 5N en 6N. Deze wordt ook uitgedrukt als de volumeverhouding van het gehalte aan onzuiverheden in ppm (parts per million), ppb (parts per billion) en ppt (parts per trillion). De halfgeleiderindustrie stelt de hoogste eisen aan de zuiverheid en kwaliteitsstabiliteit van speciale gassen, en de zuiverheid van elektronische speciale gassen is over het algemeen hoger dan 6N.

Droogte

Het gehalte aan sporenwater in het gas, oftewel de vochtigheid, wordt meestal uitgedrukt in dauwpunt, zoals het atmosferische dauwpunt bij -70℃.

Reinheid

Het aantal verontreinigende deeltjes in het gas, deeltjes met een deeltjesgrootte van µm, wordt uitgedrukt in deeltjes/m³. Voor perslucht wordt dit meestal uitgedrukt in mg/m³ aan onvermijdelijke vaste residuen, waaronder olie.