Nel processo di produzione delle fonderie di wafer semiconduttori con processi di produzione relativamente avanzati, sono necessari circa 50 diversi tipi di gas. I gas sono generalmente suddivisi in gas di massa egas speciali.

Applicazione dei gas nell'industria microelettronica e dei semiconduttori L'uso dei gas ha sempre svolto un ruolo importante nei processi dei semiconduttori, in particolare i processi a semiconduttore sono ampiamente utilizzati in vari settori. Da ULSI, TFT-LCD all'attuale industria microelettromeccanica (MEMS), i processi a semiconduttore sono utilizzati come processi di produzione di prodotti, tra cui incisione a secco, ossidazione, impiantazione ionica, deposizione di film sottili, ecc.

Ad esempio, molti sanno che i chip sono fatti di sabbia, ma considerando l'intero processo di produzione dei chip, sono necessari altri materiali, come fotoresist, liquido di lucidatura, materiale target, gas speciali, ecc., indispensabili. Il packaging back-end richiede anche substrati, interposer, lead frame, materiali leganti, ecc. di vari materiali. I gas speciali per l'elettronica rappresentano il secondo materiale in termini di costi di produzione dei semiconduttori dopo i wafer di silicio, seguiti da maschere e fotoresist.

La purezza del gas ha un'influenza decisiva sulle prestazioni dei componenti e sulla resa del prodotto, e la sicurezza dell'approvvigionamento di gas è correlata alla salute del personale e alla sicurezza delle operazioni di fabbrica. Perché la purezza del gas ha un impatto così significativo sulla linea di processo e sul personale? Non si tratta di un'esagerazione, ma è determinata dalle caratteristiche di pericolosità del gas stesso.

Classificazione dei gas comuni nell'industria dei semiconduttori

Gas ordinario

Il gas ordinario è anche chiamato gas sfuso: si riferisce al gas industriale con un requisito di purezza inferiore a 5N e un elevato volume di produzione e vendita. Può essere suddiviso in gas di separazione dell'aria e gas sintetico a seconda dei diversi metodi di preparazione. Idrogeno (H2), azoto (N2), ossigeno (O2), argon (A2), ecc.;

Gas speciali

Il gas speciale si riferisce al gas industriale che viene utilizzato in campi specifici e ha requisiti speciali per purezza, varietà e proprietà. PrincipalmenteSiH4, PH3, B2H6, A8H3,HCL, CF4,NH3, POCL3, SIH2CL2, SIHCL3,NH3, BCL3, SIF4, CLF3, CO, C2F6, N2O, F2, HF, HBR,SF6… e così via.

Tipi di gas speziali

Tipi di gas speciali: corrosivi, tossici, infiammabili, combustibili, inerti, ecc.
I gas semiconduttori comunemente utilizzati sono classificati come segue:
(i) Corrosivo/tossico:HCl、BF3、 WF6、HBr、SiH2Cl2、NH3、 PH3、Cl2、BCl3…
(ii) Infiammabile: H2、CH4、SiH4、PH3、AsH3、SiH2Cl2、B2H6、CH2F2、CH3F、CO…
(iii) Combustibile: O2、Cl2、N2O、NF3…
(iv) Inerte: N2、CF4C2F6C4F8、SF6CO2Ne、Kr,Lui…

Nel processo di produzione di chip semiconduttori, vengono utilizzati circa 50 diversi tipi di gas speciali (denominati gas speciali) nei processi di ossidazione, diffusione, deposizione, incisione, iniezione, fotolitografia e altri, e le fasi di processo totali superano le centinaia. Ad esempio, PH3 e AsH3 vengono utilizzati come fonti di fosforo e arsenico nel processo di impianto ionico, i gas a base di F CF4, CHF3, SF6 e i gas alogeni CI2, BCI3, HBr sono comunemente utilizzati nel processo di incisione, SiH4, NH3, N2O nel processo di deposizione di film, F2/Kr/Ne, Kr/Ne nel processo di fotolitografia.

Da quanto sopra esposto, possiamo comprendere che molti gas semiconduttori sono dannosi per l'organismo umano. In particolare, alcuni gas, come l'SiH4, sono autoinfiammabili. Finché perdono, reagiscono violentemente con l'ossigeno presente nell'aria e iniziano a bruciare; l'AsH3 è altamente tossico. Anche una piccola perdita può causare danni alla vita delle persone, pertanto i requisiti di sicurezza per la progettazione dei sistemi di controllo per l'uso di gas speciali sono particolarmente elevati.

I semiconduttori richiedono gas ad alta purezza per avere "tre gradi"

Purezza del gas

Il contenuto di impurità atmosferica nel gas è solitamente espresso come percentuale di purezza del gas, ad esempio 99,9999%. In generale, il requisito di purezza per i gas speciali per elettronica raggiunge 5N-6N ed è anche espresso dal rapporto in volume del contenuto di impurità atmosferica in ppm (parti per milione), ppb (parti per miliardo) e ppt (parti per trilione). Il settore dei semiconduttori elettronici ha i requisiti più elevati per la purezza e la stabilità della qualità dei gas speciali, e la purezza dei gas speciali per elettronica è generalmente superiore a 6N.

Secchezza

Il contenuto di acqua traccia nel gas, o umidità, è solitamente espresso in punto di rugiada, ad esempio il punto di rugiada atmosferico di -70°C.

Pulizia

Il numero di particelle inquinanti presenti nel gas, con una dimensione pari a µm, è espresso in particelle/m³. Per l'aria compressa, viene solitamente espresso in mg/m³ di residui solidi inevitabili, che includono il contenuto di olio.