Στη διαδικασία κατασκευής χυτηρίων πλακιδίων ημιαγωγών με σχετικά προηγμένες διαδικασίες παραγωγής, απαιτούνται σχεδόν 50 διαφορετικοί τύποι αερίων. Τα αέρια γενικά χωρίζονται σε χύδην αέρια καιειδικά αέρια.

Εφαρμογή αερίων στις βιομηχανίες μικροηλεκτρονικής και ημιαγωγών Η χρήση αερίων έπαιζε ανέκαθεν σημαντικό ρόλο στις διεργασίες ημιαγωγών, και ιδιαίτερα στις διεργασίες ημιαγωγών που χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορους κλάδους. Από την ULSI, την TFT-LCD έως την τρέχουσα μικροηλεκτρομηχανική (MEMS) βιομηχανία, οι διεργασίες ημιαγωγών χρησιμοποιούνται ως διεργασίες κατασκευής προϊόντων, όπως η ξηρή χάραξη, η οξείδωση, η εμφύτευση ιόντων, η εναπόθεση λεπτών υμενίων κ.λπ.

Για παράδειγμα, πολλοί άνθρωποι γνωρίζουν ότι τα τσιπ είναι κατασκευασμένα από άμμο, αλλά εξετάζοντας ολόκληρη τη διαδικασία κατασκευής τσιπ, χρειάζονται περισσότερα υλικά, όπως φωτοευαίσθητο υλικό, υγρό στίλβωσης, υλικό-στόχος, ειδικό αέριο κ.λπ. που είναι απαραίτητα. Η συσκευασία στο πίσω μέρος απαιτεί επίσης υποστρώματα, ενδιάμεσα, πλαίσια μολύβδου, υλικά συγκόλλησης κ.λπ. από διάφορα υλικά. Τα ειδικά αέρια ηλεκτρονικών ειδών είναι το δεύτερο μεγαλύτερο υλικό στο κόστος κατασκευής ημιαγωγών μετά τα πλακίδια πυριτίου, ακολουθούμενα από τις μάσκες και τα φωτοευαίσθητα υλικά.

Η καθαρότητα του αερίου έχει καθοριστική επίδραση στην απόδοση των εξαρτημάτων και την απόδοση του προϊόντος, και η ασφάλεια του εφοδιασμού με αέριο σχετίζεται με την υγεία του προσωπικού και την ασφάλεια της λειτουργίας του εργοστασίου. Γιατί η καθαρότητα του αερίου έχει τόσο μεγάλο αντίκτυπο στη γραμμή διεργασίας και το προσωπικό; Αυτό δεν είναι υπερβολή, αλλά καθορίζεται από τα επικίνδυνα χαρακτηριστικά του ίδιου του αερίου.

Ταξινόμηση κοινών αερίων στη βιομηχανία ημιαγωγών

Συνηθισμένο αέριο

Το συνηθισμένο αέριο ονομάζεται επίσης χύδην αέριο: αναφέρεται σε βιομηχανικό αέριο με απαίτηση καθαρότητας χαμηλότερη από 5N και μεγάλο όγκο παραγωγής και πωλήσεων. Μπορεί να χωριστεί σε αέριο διαχωρισμού αέρα και συνθετικό αέριο σύμφωνα με διαφορετικές μεθόδους παρασκευής. Υδρογόνο (H2), άζωτο (N2), οξυγόνο (O2), αργό (A2), κ.λπ.

Ειδικό αέριο

Το ειδικό αέριο αναφέρεται σε βιομηχανικό αέριο που χρησιμοποιείται σε συγκεκριμένους τομείς και έχει ειδικές απαιτήσεις για καθαρότητα, ποικιλία και ιδιότητες. ΚυρίωςSiH4, PH3, B2H6, A8H3,HCL, CF4,NH3, POCL3, SIH2CL2, SIHCL3,NH3, BCL3, SIF4, CLF3, CO, C2F6, N2O, F2, HF, HBR,SF6... και ούτω καθεξής.

Τύποι αλκοολικών αερίων

Είδη ειδικών αερίων: διαβρωτικά, τοξικά, εύφλεκτα, υποστηρικτικά της καύσης, αδρανή, κ.λπ.
Τα συνήθως χρησιμοποιούμενα αέρια ημιαγωγών ταξινομούνται ως εξής:
(i) Διαβρωτικό/τοξικό:HCl,BF3, WF6, HBr, SiH2Cl2, NH3, PH3, Cl2,BCl3…
(ii) Εύφλεκτο: H2,CH4、SiH4、PH3、AsH3,SiH2Cl2,B2H6,CH2F2,CH3F,CO…
(iii) Εύφλεκτο: O2, Cl2, N2O, NF3…
(iv) Αδρανές: N2,CF4C2F6C4F8、SF6CO2Ne、Kr,Αυτός…

Στη διαδικασία κατασκευής ημιαγωγικών τσιπ, χρησιμοποιούνται περίπου 50 διαφορετικοί τύποι ειδικών αερίων (που αναφέρονται ως ειδικά αέρια) σε διαδικασίες οξείδωσης, διάχυσης, εναπόθεσης, χάραξης, έγχυσης, φωτολιθογραφίας και άλλων, και τα συνολικά βήματα της διαδικασίας υπερβαίνουν εκατοντάδες. Για παράδειγμα, τα PH3 και AsH3 χρησιμοποιούνται ως πηγές φωσφόρου και αρσενικού στη διαδικασία εμφύτευσης ιόντων, τα αέρια με βάση το F CF4, CHF3, SF6 και τα αλογόνα αέρια CI2, BCI3, HBr χρησιμοποιούνται συνήθως στη διαδικασία χάραξης, τα SiH4, NH3, N2O στη διαδικασία εναπόθεσης φιλμ, τα F2/Kr/Ne, Kr/Ne στη διαδικασία φωτολιθογραφίας.

Από τα παραπάνω, μπορούμε να καταλάβουμε ότι πολλά αέρια ημιαγωγών είναι επιβλαβή για το ανθρώπινο σώμα. Συγκεκριμένα, ορισμένα από τα αέρια, όπως το SiH4, είναι αυτοαναφλεγόμενα. Όσο διαρρέουν, θα αντιδράσουν βίαια με το οξυγόνο του αέρα και θα αρχίσουν να καίγονται. Το AsH3 είναι ιδιαίτερα τοξικό. Οποιαδήποτε μικρή διαρροή μπορεί να προκαλέσει βλάβη στη ζωή των ανθρώπων, επομένως οι απαιτήσεις για την ασφάλεια του σχεδιασμού του συστήματος ελέγχου για τη χρήση ειδικών αερίων είναι ιδιαίτερα υψηλές.

Οι ημιαγωγοί απαιτούν αέρια υψηλής καθαρότητας για να έχουν «τρεις βαθμούς»

Καθαρότητα αερίου

Η περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες στην ατμόσφαιρα του αερίου εκφράζεται συνήθως ως ποσοστό της καθαρότητας του αερίου, όπως 99,9999%. Γενικά, η απαίτηση καθαρότητας για τα ειδικά αέρια ηλεκτρονικών ειδών φτάνει τα 5N-6N και εκφράζεται επίσης από την αναλογία όγκου της περιεκτικότητας σε ακαθαρσίες στην ατμόσφαιρα ppm (μέρη ανά εκατομμύριο), ppb (μέρη ανά δισεκατομμύριο) και ppt (μέρος ανά τρισεκατομμύριο). Ο τομέας των ηλεκτρονικών ημιαγωγών έχει τις υψηλότερες απαιτήσεις για την καθαρότητα και τη σταθερότητα της ποιότητας των ειδικών αερίων και η καθαρότητα των ειδικών αερίων ηλεκτρονικών ειδών είναι γενικά μεγαλύτερη από 6N.

Ξηρότητα

Η περιεκτικότητα σε ίχνη νερού στο αέριο, ή η υγρασία, εκφράζεται συνήθως σε σημείο δρόσου, όπως το σημείο δρόσου στην ατμόσφαιρα -70℃.

Καθαριότητα

Ο αριθμός των ρυπογόνων σωματιδίων στο αέριο, σωματίδια με μέγεθος σωματιδίων µm, εκφράζεται σε πόσα σωματίδια/M3. Για τον πεπιεσμένο αέρα, συνήθως εκφράζεται σε mg/m3 αναπόφευκτων στερεών υπολειμμάτων, στα οποία περιλαμβάνεται και η περιεκτικότητα σε λάδι.