ในกระบวนการผลิตแผ่นเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่มีกระบวนการผลิตค่อนข้างทันสมัยนั้น จำเป็นต้องใช้ก๊าซเกือบ 50 ชนิด โดยทั่วไปแล้ว ก๊าซจะแบ่งออกเป็นก๊าซปริมาณมากและก๊าซปริมาณน้อยก๊าซพิเศษ.

การประยุกต์ใช้ก๊าซในอุตสาหกรรมไมโครอิเล็กทรอนิกส์และเซมิคอนดักเตอร์ การใช้ก๊าซมีบทบาทสำคัญในกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์มาโดยตลอด โดยเฉพาะอย่างยิ่งกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์นั้นมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ ตั้งแต่ ULSI, TFT-LCD ไปจนถึงอุตสาหกรรมไมโครอิเล็กโทรเมคานิกส์ (MEMS) ในปัจจุบัน กระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ถูกนำมาใช้เป็นกระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น การกัดแห้ง การออกซิเดชัน การฝังไอออน การตกตะกอนฟิล์มบาง เป็นต้น

ตัวอย่างเช่น หลายคนรู้ว่าชิปทำมาจากทราย แต่หากมองภาพรวมของกระบวนการผลิตชิปทั้งหมด จะพบว่ามีวัสดุอื่นๆ อีกมากมายที่จำเป็น เช่น สารไวแสง น้ำยาขัดเงา วัสดุเป้าหมาย ก๊าซพิเศษ ฯลฯ ซึ่งล้วนมีความสำคัญอย่างยิ่ง นอกจากนี้ การบรรจุภัณฑ์ในขั้นตอนสุดท้ายยังต้องการวัสดุหลากหลายชนิด เช่น แผ่นรองรับ ตัวเชื่อมต่อ โครงลวด วัสดุเชื่อมต่อ ฯลฯ ก๊าซพิเศษทางอิเล็กทรอนิกส์เป็นวัสดุที่มีต้นทุนสูงเป็นอันดับสองในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ รองจากแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน ตามด้วยหน้ากากและสารไวแสง

ความบริสุทธิ์ของก๊าซมีอิทธิพลอย่างมากต่อประสิทธิภาพของชิ้นส่วนและผลผลิตของผลิตภัณฑ์ และความปลอดภัยของการจ่ายก๊าซนั้นเกี่ยวข้องกับสุขภาพของบุคลากรและความปลอดภัยในการดำเนินงานของโรงงาน เหตุใดความบริสุทธิ์ของก๊าซจึงมีผลกระทบอย่างมากต่อสายการผลิตและบุคลากร? นี่ไม่ใช่การกล่าวเกินจริง แต่เป็นผลมาจากคุณลักษณะที่เป็นอันตรายของก๊าซเอง

การจำแนกประเภทของก๊าซทั่วไปในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์

ก๊าซธรรมดา

ก๊าซธรรมดาเรียกอีกอย่างว่าก๊าซปริมาณมาก หมายถึงก๊าซอุตสาหกรรมที่มีความบริสุทธิ์ต่ำกว่า 5N และมีปริมาณการผลิตและการขายสูง สามารถแบ่งออกเป็นก๊าซแยกอากาศและก๊าซสังเคราะห์ตามวิธีการเตรียมที่แตกต่างกัน เช่น ไฮโดรเจน (H2), ไนโตรเจน (N2), ออกซิเจน (O2), อาร์กอน (A2) เป็นต้น

ก๊าซชนิดพิเศษ

ก๊าซพิเศษ หมายถึง ก๊าซอุตสาหกรรมที่ใช้ในสาขาเฉพาะ และมีข้อกำหนดพิเศษด้านความบริสุทธิ์ ความหลากหลาย และคุณสมบัติ โดยส่วนใหญ่ซีเอช4PH3, B2H6, A8H3,เอชซีแอล, CF4,เอ็นเอช3, POCL3, SIH2CL2, SIHCL3,เอ็นเอช3, บีซีแอล3, SIF4, CLF3, CO, C2F6, N2O, F2, HF, HBR,เอสเอฟ6…และอื่นๆ อีกมากมาย

ประเภทของก๊าซพิเศษ

ประเภทของก๊าซพิเศษ: ก๊าซกัดกร่อน ก๊าซพิษ ก๊าซไวไฟ ก๊าซช่วยในการเผาไหม้ ก๊าซเฉื่อย เป็นต้น
ก๊าซเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้กันทั่วไปสามารถจำแนกได้ดังนี้:
(i) มีฤทธิ์กัดกร่อน/เป็นพิษ:ไฮโดรคลอไรด์BF3, WF6, HBr, SiH2Cl2, NH3, PH3, Cl2บีซีแอล3…
(ii) ไวไฟ: H2、บทที่ 4、ซีเอช4、PH3、AsH3、SiH2Cl2、B2H6、CH2F2、CH3F、CO...
(iii) สารไวไฟ: O2、Cl2、N2O、NF3…
(iv) เฉื่อย: N2、ซีเอฟ4、C2F6、ซี4เอฟ8、เอสเอฟ6、CO2、Ne、Kr,เขา…

ในกระบวนการผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์ มีการใช้ก๊าซพิเศษประมาณ 50 ชนิด (เรียกว่าก๊าซพิเศษ) ในกระบวนการออกซิเดชัน การแพร่ การตกตะกอน การกัด การฉีด การพิมพ์ด้วยแสง และกระบวนการอื่นๆ โดยมีขั้นตอนกระบวนการรวมมากกว่าร้อยขั้นตอน ตัวอย่างเช่น PH3 และ AsH3 ใช้เป็นแหล่งกำเนิดฟอสฟอรัสและสารหนูในกระบวนการฝังไอออน ก๊าซที่มีฟลูออรีนเป็นองค์ประกอบ เช่น CF4, CHF3, SF6 และก๊าซฮาโลเจน เช่น CI2, BCI3, HBr มักใช้ในกระบวนการกัด SiH4, NH3, N2O ในกระบวนการตกตะกอนฟิล์ม และ F2/Kr/Ne, Kr/Ne ในกระบวนการพิมพ์ด้วยแสง

จากแง่มุมข้างต้น เราสามารถเข้าใจได้ว่าก๊าซเซมิคอนดักเตอร์หลายชนิดเป็นอันตรายต่อร่างกายมนุษย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ก๊าซบางชนิด เช่น ซิลิกาไฮโดรคลอไรด์ (SiH4) สามารถติดไฟได้เอง หากรั่วไหลออกมาจะทำปฏิกิริยารุนแรงกับออกซิเจนในอากาศและเริ่มลุกไหม้ และแอสซีร์เฮกตาร์ (AsH3) นั้นมีพิษร้ายแรง การรั่วไหลเพียงเล็กน้อยก็อาจเป็นอันตรายต่อชีวิตผู้คนได้ ดังนั้นข้อกำหนดด้านความปลอดภัยในการออกแบบระบบควบคุมสำหรับการใช้ก๊าซพิเศษจึงสูงเป็นพิเศษ

สารกึ่งตัวนำต้องการก๊าซที่มีความบริสุทธิ์สูงเพื่อให้มี "สามองศา"

ความบริสุทธิ์ของก๊าซ

ปริมาณสิ่งเจือปนในบรรยากาศของก๊าซมักแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของความบริสุทธิ์ของก๊าซ เช่น 99.9999% โดยทั่วไปแล้ว ข้อกำหนดด้านความบริสุทธิ์สำหรับก๊าซพิเศษทางอิเล็กทรอนิกส์จะอยู่ที่ 5N-6N และยังแสดงด้วยอัตราส่วนปริมาตรของปริมาณสิ่งเจือปนในบรรยากาศในหน่วย ppm (ส่วนต่อล้านส่วน), ppb (ส่วนต่อพันล้านส่วน) และ ppt (ส่วนต่อล้านล้านส่วน) อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์อิเล็กทรอนิกส์มีข้อกำหนดสูงสุดสำหรับความบริสุทธิ์และความเสถียรของคุณภาพของก๊าซพิเศษ และความบริสุทธิ์ของก๊าซพิเศษทางอิเล็กทรอนิกส์โดยทั่วไปจะมากกว่า 6N

ความแห้ง

ปริมาณน้ำในก๊าซหรือความชื้นมักจะแสดงในรูปของจุดน้ำค้าง เช่น จุดน้ำค้างในบรรยากาศที่ -70℃

ความสะอาด

จำนวนอนุภาคมลพิษในก๊าซ ซึ่งเป็นอนุภาคที่มีขนาดอนุภาคระดับไมโครเมตร จะแสดงเป็นจำนวนอนุภาคต่อลูกบาศก์เมตร สำหรับอากาศอัด มักจะแสดงในหน่วยมิลลิกรัมต่อลูกบาศก์เมตรของสารตกค้างของแข็งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ ซึ่งรวมถึงปริมาณน้ำมันด้วย