Trong quy trình sản xuất các xưởng đúc wafer bán dẫn với quy trình sản xuất tương đối tiên tiến, cần có gần 50 loại khí khác nhau. Khí thường được chia thành khí khối vàkhí đặc biệt.

Ứng dụng của khí trong ngành vi điện tử và bán dẫn Việc sử dụng khí luôn đóng vai trò quan trọng trong các quá trình bán dẫn, đặc biệt các quá trình bán dẫn được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau. Từ ULSI, TFT-LCD cho đến ngành công nghiệp vi cơ điện tử (MEMS) hiện nay, các quy trình bán dẫn được sử dụng làm quy trình sản xuất sản phẩm, bao gồm khắc khô, oxy hóa, cấy ion, lắng đọng màng mỏng, v.v.

Ví dụ, nhiều người biết rằng chip được làm bằng cát, nhưng nhìn vào toàn bộ quá trình sản xuất chip, cần nhiều vật liệu hơn, chẳng hạn như chất quang dẫn, chất lỏng đánh bóng, vật liệu mục tiêu, khí đặc biệt, v.v. Bao bì mặt sau cũng yêu cầu chất nền, bộ đệm, khung chì, vật liệu liên kết, v.v. bằng nhiều vật liệu khác nhau. Khí đặc biệt điện tử là vật liệu có chi phí sản xuất chất bán dẫn lớn thứ hai sau tấm silicon, tiếp theo là mặt nạ và chất quang dẫn.

Độ tinh khiết của khí có ảnh hưởng quyết định đến hiệu suất của linh kiện và năng suất sản phẩm, đồng thời sự an toàn trong cung cấp khí có liên quan đến sức khỏe của nhân viên và sự an toàn khi vận hành nhà máy. Tại sao độ tinh khiết của khí lại có tác động lớn đến dây chuyền sản xuất và nhân sự? Đây không phải là cường điệu mà được quyết định bởi đặc tính nguy hiểm của chính loại khí này.

Phân loại các loại khí thông dụng trong ngành bán dẫn

Khí thông thường

Khí thông thường còn được gọi là khí số lượng lớn: dùng để chỉ khí công nghiệp có yêu cầu về độ tinh khiết thấp hơn 5N và khối lượng sản xuất và bán hàng lớn. Nó có thể được chia thành khí tách khí và khí tổng hợp theo các phương pháp chuẩn bị khác nhau. Hydro (H2), nitơ (N2), oxy (O2), argon (A2), v.v.;

Khí đặc biệt

Khí đặc biệt là khí công nghiệp được sử dụng trong các lĩnh vực cụ thể và có các yêu cầu đặc biệt về độ tinh khiết, tính đa dạng và tính chất. chủ yếuSiH4, PH3, B2H6, A8H3,HCL, CF4,NH3, POCL3, SIH2CL2, SIHCL3,NH3, BCL3, SIF4, CLF3, CO, C2F6, N2O, F2, HF, HBR,SF6… và vân vân.

Các loại khí cay

Các loại khí đặc biệt: ăn mòn, độc hại, dễ cháy, hỗ trợ quá trình cháy, trơ, v.v.
Các loại khí bán dẫn thường được sử dụng được phân loại như sau:
(i) Ăn mòn/độc hại:HCl、BF3、WF6、HBr、SiH2Cl2、NH3、PH3、Cl2、BCl3…
(ii) Dễ cháy: H2、CH4、SiH4、PH3、AsH3、SiH2Cl2、B2H6、CH2F2、CH3F、CO…
(iii) Chất dễ cháy: O2、Cl2、N2O、NF3…
(iv) Trơ: N2、CF4、C2F6、C4F8、SF6、CO2、Ne、Kr,Anh ta…

Trong quá trình sản xuất chip bán dẫn, khoảng 50 loại khí đặc biệt khác nhau (gọi tắt là khí đặc biệt) được sử dụng trong quá trình oxy hóa, khuếch tán, lắng đọng, khắc, phun, quang khắc và các quá trình khác, và tổng số bước quy trình vượt quá hàng trăm. Ví dụ, PH3 và AsH3 được sử dụng làm nguồn phốt pho và asen trong quá trình cấy ion, các khí gốc F CF4, CHF3, SF6 và các khí halogen CI2, BCI3, HBr được sử dụng phổ biến trong quá trình ăn mòn, SiH4, NH3, N2O trong quá trình màng lắng đọng, F2/Kr/Ne, Kr/Ne trong quá trình quang khắc.

Từ những khía cạnh trên, chúng ta có thể hiểu rằng nhiều loại khí bán dẫn có hại cho cơ thể con người. Đặc biệt, một số loại khí như SiH4 có khả năng tự bốc cháy. Chỉ cần rò rỉ, chúng sẽ phản ứng dữ dội với oxy trong không khí và bắt đầu cháy; và AsH3 có độc tính cao. Bất kỳ sự rò rỉ nhỏ nào cũng có thể gây tổn hại đến tính mạng con người, vì vậy yêu cầu về an toàn của thiết kế hệ thống điều khiển khi sử dụng các loại khí đặc biệt là đặc biệt cao.

Chất bán dẫn yêu cầu khí có độ tinh khiết cao phải có “ba độ”

Độ tinh khiết của khí

Hàm lượng tạp chất trong khí quyển thường được biểu thị bằng phần trăm độ tinh khiết của khí, chẳng hạn như 99,9999%. Nói chung, yêu cầu về độ tinh khiết đối với các loại khí đặc biệt điện tử đạt 5N-6N và cũng được biểu thị bằng tỷ lệ thể tích của hàm lượng tạp chất trong bầu khí quyển ppm (phần triệu), ppb (phần tỷ) và ppt (phần nghìn tỷ). Lĩnh vực bán dẫn điện tử có yêu cầu cao nhất về độ tinh khiết và độ ổn định chất lượng của khí đặc biệt, và độ tinh khiết của khí đặc biệt điện tử thường lớn hơn 6N.

khô

Hàm lượng vết nước trong khí hoặc độ ẩm thường được biểu thị bằng điểm sương, chẳng hạn như điểm sương trong khí quyển -70oC.

Sạch sẽ

Số lượng hạt ô nhiễm trong khí, hạt có kích thước hạt µm, được biểu thị bằng bao nhiêu hạt/M3. Đối với khí nén, nó thường được biểu thị bằng mg/m3 cặn rắn không thể tránh khỏi, bao gồm cả hàm lượng dầu.