ในกระบวนการผลิตของโรงหล่อแผ่นเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่มีกระบวนการผลิตที่ค่อนข้างทันสมัย ​​จำเป็นต้องใช้ก๊าซเกือบ 50 ชนิดที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปก๊าซจะแบ่งออกเป็นก๊าซเทกองและก๊าซพิเศษ.

การใช้ก๊าซในอุตสาหกรรมไมโครอิเล็กทรอนิกส์และเซมิคอนดักเตอร์ การใช้ก๊าซมีบทบาทสำคัญในกระบวนการเซมิคอนดักเตอร์มาโดยตลอด โดยเฉพาะกระบวนการเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ ตั้งแต่ ULSI, TFT-LCD ไปจนถึงอุตสาหกรรมเครื่องกลไฟฟ้าขนาดเล็ก (MEMS) ในปัจจุบัน กระบวนการเซมิคอนดักเตอร์ถูกนำมาใช้เป็นกระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์ ซึ่งรวมถึงการกัดแบบแห้ง การออกซิเดชัน การฝังไอออน การสะสมของฟิล์มบาง ฯลฯ

ตัวอย่างเช่น หลายคนรู้ว่าเศษทำจากทราย แต่เมื่อดูกระบวนการผลิตเศษทั้งหมดแล้ว จำเป็นต้องมีวัสดุเพิ่มเติม เช่น โฟโตรีซิสต์ น้ำยาขัดเงา วัสดุเป้าหมาย ก๊าซพิเศษ ฯลฯ ซึ่งขาดไม่ได้ บรรจุภัณฑ์ส่วนหลังยังต้องใช้วัสดุซับสเตรต อินเตอร์โพเซอร์ ลีดเฟรม วัสดุยึดติด ฯลฯ ที่ทำจากวัสดุหลากหลายชนิด ก๊าซพิเศษทางอิเล็กทรอนิกส์เป็นวัสดุที่ใหญ่เป็นอันดับสองในต้นทุนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ รองจากเวเฟอร์ซิลิคอน ตามมาด้วยมาสก์และสารต้านทานแสง

ความบริสุทธิ์ของก๊าซมีอิทธิพลชี้ขาดต่อประสิทธิภาพของส่วนประกอบและผลผลิตของผลิตภัณฑ์ และความปลอดภัยของการจ่ายก๊าซนั้นเกี่ยวข้องกับสุขภาพของบุคลากรและความปลอดภัยในการดำเนินงานของโรงงาน เหตุใดความบริสุทธิ์ของก๊าซจึงมีผลกระทบอย่างมากต่อสายการผลิตและบุคลากร นี่ไม่ใช่การพูดเกินจริง แต่ถูกกำหนดโดยลักษณะอันตรายของก๊าซเอง

การจำแนกประเภทของก๊าซทั่วไปในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์

แก๊สธรรมดา

ก๊าซธรรมดาเรียกอีกอย่างว่าก๊าซปริมาณมาก ซึ่งหมายถึงก๊าซอุตสาหกรรมที่มีความต้องการความบริสุทธิ์ต่ำกว่า 5N และมีปริมาณการผลิตและการขายจำนวนมาก สามารถแบ่งออกเป็นก๊าซแยกอากาศและก๊าซสังเคราะห์ตามวิธีการเตรียมต่างๆ ไฮโดรเจน (H2) ไนโตรเจน (N2) ออกซิเจน (O2) อาร์กอน (A2) ฯลฯ

แก๊สชนิดพิเศษ

ก๊าซชนิดพิเศษหมายถึงก๊าซอุตสาหกรรมที่ใช้ในสาขาเฉพาะและมีข้อกำหนดพิเศษสำหรับความบริสุทธิ์ ความหลากหลาย และคุณสมบัติ เป็นหลักSiH4, PH3, B2H6, A8H3,เอชซีแอล, CF4,NH3, POCL3, SIH2CL2, SIHCL3,NH3, BCL3, SIF4, CLF3, CO, C2F6, N2O, F2, HF, HBR,เอสเอฟ6…และอื่น ๆ

ประเภทของก๊าซพิเศษ

ประเภทของก๊าซพิเศษ: กัดกร่อน, เป็นพิษ, ไวไฟ, รองรับการเผาไหม้, เฉื่อย ฯลฯ
ก๊าซเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้กันทั่วไปแบ่งได้ดังนี้:
(i) มีฤทธิ์กัดกร่อน/เป็นพิษ:เอชซีแอล、BF3、 WF6、HBr、SiH2Cl2、NH3、 PH3、Cl2、บีซีแอล3-
(ii) ไวไฟ: H2、CH4-SiH4、PH3、AsH3、SiH2Cl2、B2H6、CH2F2、CH3F、CO...
(iii) ติดไฟได้: O2、Cl2、N2O、NF3...
(iv) เฉื่อย: N2、CF4、C2F6、C4F8-เอสเอฟ6、คาร์บอนไดออกไซด์、Ne-Kr,เขา…

ในกระบวนการผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์ ก๊าซพิเศษประมาณ 50 ชนิด (เรียกว่าก๊าซพิเศษ) ใช้ในการออกซิเดชัน การแพร่กระจาย การสะสม การแกะสลัก การฉีด การพิมพ์หินด้วยแสง และกระบวนการอื่น ๆ และขั้นตอนกระบวนการทั้งหมดเกินร้อย ตัวอย่างเช่น PH3 และ AsH3 ใช้เป็นแหล่งฟอสฟอรัสและสารหนูในกระบวนการฝังไอออน ก๊าซที่มี F-based CF4, CHF3, SF6 และก๊าซฮาโลเจน CI2, BCI3, HBr มักใช้ในกระบวนการแกะสลัก, SiH4, NH3, N2O ใน กระบวนการสะสมฟิล์ม F2/Kr/Ne, Kr/Ne ในกระบวนการถ่ายภาพหิน

จากประเด็นข้างต้น เราสามารถเข้าใจได้ว่าก๊าซเซมิคอนดักเตอร์หลายชนิดเป็นอันตรายต่อร่างกายมนุษย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งก๊าซบางชนิด เช่น SiH4 ที่สามารถลุกติดไฟได้เอง ตราบใดที่มันรั่ว มันก็จะทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงกับออกซิเจนในอากาศและเริ่มลุกไหม้ และ AsH3 มีความเป็นพิษสูง การรั่วไหลเพียงเล็กน้อยอาจก่อให้เกิดอันตรายต่อชีวิตของผู้คน ดังนั้นข้อกำหนดด้านความปลอดภัยของการออกแบบระบบควบคุมสำหรับการใช้ก๊าซพิเศษจึงสูงเป็นพิเศษ

เซมิคอนดักเตอร์ต้องการก๊าซที่มีความบริสุทธิ์สูงเพื่อให้มี "สามองศา"

ความบริสุทธิ์ของก๊าซ

ปริมาณบรรยากาศที่ไม่บริสุทธิ์ในก๊าซมักจะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของความบริสุทธิ์ของก๊าซ เช่น 99.9999% โดยทั่วไปแล้ว ข้อกำหนดความบริสุทธิ์สำหรับก๊าซพิเศษทางอิเล็กทรอนิกส์อยู่ที่ 5N-6N และยังแสดงด้วยอัตราส่วนปริมาตรของปริมาณบรรยากาศที่ไม่บริสุทธิ์ ppm (ส่วนต่อล้านส่วน) ppb (ส่วนต่อพันล้านส่วน) และ ppt (ส่วนต่อล้านล้านส่วน) สาขาเซมิคอนดักเตอร์อิเล็กทรอนิกส์มีข้อกำหนดสูงสุดสำหรับความบริสุทธิ์และความเสถียรของคุณภาพของก๊าซพิเศษ และโดยทั่วไปความบริสุทธิ์ของก๊าซพิเศษทางอิเล็กทรอนิกส์โดยทั่วไปจะมากกว่า 6N

ความแห้งกร้าน

ปริมาณน้ำในก๊าซหรือความเปียกมักจะแสดงเป็นจุดน้ำค้าง เช่น จุดน้ำค้างในบรรยากาศ -70°C

ความสะอาด

จำนวนอนุภาคมลพิษในก๊าซ ซึ่งเป็นอนุภาคที่มีขนาดอนุภาค µm แสดงเป็นจำนวนอนุภาค/M3 สำหรับอากาศอัด โดยปกติจะแสดงเป็น มก./ลบ.ม. ของของแข็งตกค้างที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ ซึ่งรวมถึงปริมาณน้ำมันด้วย