Im Herstellungsprozess von Halbleiterwafer-Gießereien mit relativ fortschrittlichen Produktionsverfahren werden fast 50 verschiedene Arten von Gasen benötigt. Gase werden im Allgemeinen in Massengase und Gase unterteiltSondergase.

Einsatz von Gasen in der Mikroelektronik- und Halbleiterindustrie Der Einsatz von Gasen spielt in Halbleiterprozessen schon immer eine wichtige Rolle, insbesondere sind Halbleiterprozesse in verschiedenen Industriezweigen weit verbreitet. Von ULSI, TFT-LCD bis hin zur aktuellen mikroelektromechanischen (MEMS) Industrie werden Halbleiterprozesse als Produktherstellungsprozesse eingesetzt, einschließlich Trockenätzen, Oxidation, Ionenimplantation, Dünnschichtabscheidung usw.

Viele Menschen wissen beispielsweise, dass Chips aus Sand bestehen. Betrachtet man jedoch den gesamten Prozess der Chipherstellung, sind weitere Materialien erforderlich, z. B. Fotolack, Polierflüssigkeit, Zielmaterial, Spezialgas usw. sind unverzichtbar. Für die Back-End-Verpackung sind außerdem Substrate, Interposer, Leadframes, Verbindungsmaterialien usw. aus verschiedenen Materialien erforderlich. Elektronische Spezialgase sind nach Siliziumwafern das zweitgrößte Material bei den Halbleiterherstellungskosten, gefolgt von Masken und Fotolacken.

Die Reinheit des Gases hat einen entscheidenden Einfluss auf die Leistung der Komponenten und die Produktausbeute, und die Sicherheit der Gasversorgung hängt von der Gesundheit des Personals und der Sicherheit des Fabrikbetriebs ab. Warum hat die Reinheit des Gases einen so großen Einfluss auf die Prozesslinie und das Personal? Dies ist keine Übertreibung, sondern wird durch die gefährlichen Eigenschaften des Gases selbst bestimmt.

Klassifizierung gängiger Gase in der Halbleiterindustrie

Gewöhnliches Gas

Gewöhnliches Gas wird auch als Massengas bezeichnet: Es bezieht sich auf Industriegas mit einem Reinheitsbedarf von weniger als 5 N und einem großen Produktions- und Verkaufsvolumen. Es kann nach verschiedenen Aufbereitungsmethoden in Luftzerlegungsgas und synthetisches Gas unterteilt werden. Wasserstoff (H2), Stickstoff (N2), Sauerstoff (O2), Argon (A2) usw.;

Spezialgas

Unter Spezialgas versteht man Industriegas, das in bestimmten Bereichen eingesetzt wird und besondere Anforderungen an Reinheit, Vielfalt und Eigenschaften stellt. HauptsächlichSiH4, PH3, B2H6, A8H3,HCL, CF4,NH3, POCL3, SIH2CL2, SIHCL3,NH3, BCL3, SIF4, CLF3, CO, C2F6, N2O, F2, HF, HBR,SF6… und so weiter.

Arten von Spezialgasen

Arten von Sondergasen: ätzend, giftig, brennbar, verbrennungsunterstützend, inert usw.
Häufig verwendete Halbleitergase werden wie folgt klassifiziert:
(i) Ätzend/giftig:HCl、BF3、 WF6、HBr、SiH2Cl2、NH3、 PH3、Cl2、BCl3…
(ii) Entzündlich: H2、CH4、SiH4、PH3、AsH3、SiH2Cl2、B2H6、CH2F2、CH3F、CO…
(iii) Brennbar: O2、Cl2、N2O、NF3…
(iv) Inert: N2、CF4、C2F6、C4F8、SF6、CO2、Ne、Kr,Er…

Bei der Herstellung von Halbleiterchips werden etwa 50 verschiedene Arten von Spezialgasen (sogenannte Spezialgase) bei Oxidation, Diffusion, Abscheidung, Ätzen, Injektion, Fotolithographie und anderen Prozessen verwendet, und die Gesamtzahl der Prozessschritte übersteigt Hunderte. Beispielsweise werden PH3 und AsH3 als Phosphor- und Arsenquellen im Ionenimplantationsprozess verwendet, F-basierte Gase CF4, CHF3, SF6 und Halogengase CI2, BCI3, HBr werden üblicherweise im Ätzprozess verwendet, SiH4, NH3, N2O in im Abscheidungsfilmverfahren, F2/Kr/Ne, Kr/Ne im Fotolithographieverfahren.

Aus den oben genannten Aspekten können wir verstehen, dass viele Halbleitergase schädlich für den menschlichen Körper sind. Insbesondere einige der Gase, wie beispielsweise SiH4, sind selbstentzündlich. Solange sie auslaufen, reagieren sie heftig mit dem Luftsauerstoff und beginnen zu brennen; und AsH3 ist hochgiftig. Schon geringe Leckagen können zu lebensgefährlichen Gefahren für Menschen führen. Daher sind die Anforderungen an die Sicherheit der Steuerungsauslegung bei der Verwendung von Sondergasen besonders hoch.

Halbleiter benötigen hochreine Gase mit „drei Grad“

Gasreinheit

Der Gehalt an verunreinigten Atmosphären im Gas wird üblicherweise als Prozentsatz der Gasreinheit ausgedrückt, beispielsweise 99,9999 %. Im Allgemeinen beträgt die Reinheitsanforderung für elektronische Spezialgase 5N-6N und wird auch durch das Volumenverhältnis des Gehalts an Verunreinigungen in der Atmosphäre in ppm (part per million), ppb (part per billion) und ppt (part per trillion) ausgedrückt. Der elektronische Halbleiterbereich stellt die höchsten Anforderungen an die Reinheit und Qualitätsstabilität von Spezialgasen, und die Reinheit elektronischer Spezialgase liegt im Allgemeinen über 6 N.

Trockenheit

Der Gehalt an Spurenwasser im Gas oder die Feuchtigkeit wird normalerweise als Taupunkt ausgedrückt, beispielsweise als atmosphärischer Taupunkt -70℃.

Sauberkeit

Die Anzahl der Schadstoffpartikel im Gas, Partikel mit einer Partikelgröße von µm, wird in Anzahl Partikel/M3 ausgedrückt. Bei Druckluft wird er normalerweise in mg/m3 unvermeidbarer fester Rückstände ausgedrückt, einschließlich des Ölgehalts.