Im Herstellungsprozess von Halbleiter-Wafer-Gießereien mit relativ fortschrittlichen Produktionsprozessen werden fast 50 verschiedene Gase benötigt. Gase werden im Allgemeinen in Massengase undSpezialgase.

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

Viele wissen beispielsweise, dass Chips aus Sand bestehen. Betrachtet man jedoch den gesamten Prozess der Chipherstellung, werden weitere Materialien benötigt, wie z. B. Fotolack, Polierflüssigkeit, Targetmaterial, Spezialgas usw. Auch für die Back-End-Verpackung werden Substrate, Interposer, Leadframes, Bondmaterialien usw. aus verschiedenen Materialien benötigt. Elektronische Spezialgase sind nach Siliziumwafern der zweitgrößte Materialfaktor bei den Halbleiterherstellungskosten, gefolgt von Masken und Fotolacken.

Die Reinheit des Gases hat einen entscheidenden Einfluss auf die Leistung der Komponenten und die Produktausbeute. Die Sicherheit der Gasversorgung steht im Zusammenhang mit der Gesundheit des Personals und der Sicherheit des Fabrikbetriebs. 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

Normales Gas

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

Spezialgas

Spezialgase sind Industriegase, die in bestimmten Bereichen eingesetzt werden und besondere Anforderungen an Reinheit, Vielfalt und Eigenschaften stellen. 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 Gewürzgasen

Arten von Sondergasen: ätzend, giftig, brennbar, verbrennungsfördernd, 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、CF4C2F6C4F8、SF6、CO2、Ne、Kr,Er…

Bei der Herstellung von Halbleiterchips werden etwa 50 verschiedene Arten von Spezialgasen (als Sondergase bezeichnet) bei Oxidation, Diffusion, Abscheidung, Ätzen, Injektion, Fotolithografie 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 im Abscheidungsfilmprozess und F2/Kr/Ne, Kr/Ne im Fotolithografieprozess.

Aus den oben genannten Aspekten lässt sich schließen, dass viele Halbleitergase schädlich für den menschlichen Körper sind. Insbesondere einige Gase, wie z. B. SiH4, sind selbstentzündlich. Sobald sie austreten, reagieren sie heftig mit dem Luftsauerstoff und beginnen zu brennen. AsH3 ist hochgiftig. Schon kleine Leckagen können Menschenleben gefährden. Daher sind die Anforderungen an die Sicherheit der Steuerungssysteme für den Einsatz von Spezialgasen besonders hoch.

Halbleiter benötigen hochreine Gase mit „drei Grad“

Gasreinheit

Der Gehalt an Verunreinigungsatmosphäre im Gas wird üblicherweise als Prozentsatz der Gasreinheit angegeben, z. B. 99,9999 %. Im Allgemeinen beträgt die Reinheitsanforderung für elektronische Spezialgase 5N–6N und wird auch durch das Volumenverhältnis des Verunreinigungsatmosphärengehalts ppm (part per million), ppb (part per billion) und ppt (part per trillion) ausgedrückt. Der Bereich der elektronischen Halbleiter stellt höchste Anforderungen an die Reinheit und Qualitätsstabilität von Spezialgasen, und die Reinheit elektronischer Spezialgase liegt im Allgemeinen über 6N.

Trockenheit

Der Spurenwassergehalt im Gas bzw. die Feuchtigkeit wird üblicherweise im Taupunkt angegeben, beispielsweise bei einem atmosphärischen Taupunkt von -70 °C.

Sauberkeit

Die Anzahl der Schadstoffpartikel im Gas (Partikel mit einer Partikelgröße von µm) wird in Anzahl Partikel/m3 angegeben. Bei Druckluft wird sie üblicherweise in mg/m3 unvermeidbarer fester Rückstände, einschließlich des Ölgehalts, angegeben.