气体在微电子、半导体行业中应用气体的使用在半导体制程中一直扮演着重要的角色，特别是半导体制程被广泛应用于各项产业，ULSI、TFT-LCD到现在的微机电(MEMS)产业，均以半导体制程为产品的制造流程，其中的制程包括如干蚀刻、氧化、离子布植、薄膜沉积等。例如，很多人都知道，芯片是由沙子制作的，但纵观芯片制造的整个环节，所需要的材料不止于此，比如光刻胶、抛光液、靶材、特种气体等不可或缺。后端封装也需要各种材料的基板、中介层、引线框架、粘接材料等。电子特气是半导体制造成本中仅次于硅片的第二大材料，之后是掩膜版和光刻胶等。

而气体的纯度对组件性能、产品良率有着决定性的影响，气体供应的安全性则关乎人员的健康与工厂运作的安全。为什么说气体的纯度会对工艺线及人员造成这么大的影响？这绝不是我们危言耸听，而是由于气体本身的危险特性决定。今天盖斯帕克带您走进电子特气的世界。

半导体行业中常见气体分类

普通气体也称大宗气体（Bulk gas ）：指纯度要求低于5N，产销量大的工业气体，根据制备方式的不同可分为空分气体和合成气体。氢气（H2）、氮气（N2）、氧气（O2）、氩气（A2）等；

特种气体（Specialty gas ）指被应用于特定领域，对纯度、品种、性质有特殊要求的工业气体。主要有 SiH4 PH3 B2H6 A8H3 CL HCL CF4 NH3 POCL3 SIH2CL2 SIHCL3 NH3 BCL3 SIF4 CLF3 CO C2F6 N2O F2 HF HBR SF6……等等。

一特气种类：腐蚀性、毒性、可燃性、助燃性、惰性等

一般常用的半导体气体分类如下：

（一）腐蚀性 / 毒性：HCl 、BF3、 WF6、HBr、SiH2Cl2、NH3、 PH3、Cl2、 BCl3 …等

（二）可燃性：H2、 CH4、 SiH4、PH3、AsH3、SiH2Cl2、B2H6、CH2F2、CH3F、CO…等

（三）助燃性：O2、Cl2、N2O、NF3…等

（四）惰性：N2、CF4、C2F6、C4F8、SF6、CO2、Ne、Kr、He…

在半导体芯片制造过程中，氧化、扩散、淀积、刻蚀、注入、光刻等工艺中，大约要使用到 50种不同类型的特种气体（简称特气），全部工艺步骤超过几百道。例如离子注入工艺中作为磷源、砷源的PH3和AsH3，刻蚀工艺中常用的F基气体CF4、CHF3、SF6等和卤族气体CI2、BCI3、HBr，沉积薄膜工艺中的SiH4、NH3、N2O，光刻工艺中的F2/Kr/Ne、Kr/Ne等。

从以上方面可以了解，半导体气体很多是对人体有害。特别是其中有些气体如SiH4的自燃性，只要一泄漏就会与空气中的氧气起剧烈反应，开始燃烧；还有AsH3的剧毒性，任何些微的泄漏都可能造成人员生命的危害，所以对于特气使用上的控制系统设计安全性的要求特别高。

半导体对高纯气体要求有“三度”

芯片线宽越小，对电子特气所含杂质容忍度越低

为了保证半导体器件的质量与成品率，特种气体产品要同时满足“超纯”和“超净”的要求。

“超纯”要求气体纯度达到 4.5N、5N 甚至 6N、7N（N 是 Nine 的简写，几个 N 就代表有几个 9，例如 3N 的纯度为 99.9%）。

“超净”即要求严格控制粒子与金属杂质的含量。作为特种气体的核心参数，纯度每提升一个 N，粒子、金属杂质含量浓度每降低一个数量级，都将带来工艺复杂度和难度的显著提升。

一气体纯度

气体中杂质气氛的含量，通常用气体纯度的百分数来表示，如99.9999%,一般而言，对电子特气的纯度要求达到了5N-6N，也用杂质气氛含量的体积比ppm （part per million，百万分之）、ppb（part perbillion，十亿分之）、 ppt（part per trillion，万亿分之一）表示。电子半导体领域对特种气体的纯度和质量稳定性要求最高，电子特气纯度一般大于6N。

二 干燥度

气体中微量水分的含量，或称之为湿量，通常以露点表示，如常压露点-70℃。

三 洁净度

气体中含有污染物粒子的数量，粒径为µm的粒子，多少粒/M3 来表示，对于压缩空气，通常也用不可避免的固体残留物的多少mg/m3来表示，其中涵盖了含油量。

在生产车间使用这些气体的过程中，可能会出现气体泄漏的意外情况，当某些气体浓度达到一定的标准或压强超过一定的标准时，往往会发生爆炸或导致危及人身安全的恶劣后果。

一旦发生气体泄漏，在无警示状况下，可能对现场人员的安全造成极大的威胁，因此气体监控系统(Gas Monitoring System) 在半导体、太阳能电池板、液晶面板制造工厂中担任极重要之角色，能实时显示异常气体泄漏警报，并提供监控人员进一步的处置，是生命安全系统重要的组成部分。因此对这些危险性气体必须建立一套完整的监测系统，达到有效的控制和 具备良好的预警功能，以保证生产的正常进行以及人财物的安全。

来源：半导体设备资讯站

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