در فرآیند ساخت کارخانه های ریخته گری ویفر نیمه هادی با فرآیندهای تولید نسبتاً پیشرفته، نزدیک به 50 نوع گاز مختلف مورد نیاز است. گازها به طور کلی به گازهای حجیم وگازهای خاص.

کاربرد گازها در صنایع میکروالکترونیک و نیمه هادی استفاده از گازها همواره نقش مهمی در فرآیندهای نیمه هادی داشته است، به ویژه فرآیندهای نیمه هادی به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. از ULSI، TFT-LCD تا صنعت میکرو الکترومکانیکی فعلی (MEMS)، فرآیندهای نیمه هادی به عنوان فرآیندهای تولید محصول، از جمله اچ کردن خشک، اکسیداسیون، کاشت یون، رسوب لایه نازک و غیره استفاده می شود.

به عنوان مثال، بسیاری از مردم می دانند که تراشه ها از شن و ماسه ساخته شده اند، اما با نگاهی به کل فرآیند تولید تراشه، به مواد بیشتری نیاز است، مانند مقاومت نوری، مایع پولیش، مواد هدف، گاز ویژه و غیره ضروری است. بسته بندی پشتی نیز به زیرلایه ها، اینترپوزرها، قاب های سربی، مواد اتصال دهنده و غیره از مواد مختلف نیاز دارد. گازهای ویژه الکترونیکی پس از ویفرهای سیلیکونی، دومین ماده بزرگ در هزینه‌های تولید نیمه‌رسانا هستند و پس از آن ماسک‌ها و مقاوم‌کننده‌های نوری قرار دارند.

خلوص گاز تأثیر تعیین کننده ای بر عملکرد اجزا و بازده محصول دارد و ایمنی گازرسانی به سلامت پرسنل و ایمنی عملکرد کارخانه مرتبط است. چرا خلوص گاز تاثیر زیادی بر خط فرآیند و پرسنل دارد؟ این اغراق نیست، اما با ویژگی های خطرناک خود گاز مشخص می شود.

طبقه بندی گازهای رایج در صنعت نیمه هادی

گاز معمولی

گاز معمولی را گاز فله ای نیز می نامند: به گاز صنعتی با نیاز خلوص کمتر از 5 نیوتن و حجم تولید و فروش زیاد اطلاق می شود. با توجه به روش های مختلف آماده سازی می توان آن را به گاز جداسازی هوا و گاز مصنوعی تقسیم کرد. هیدروژن (H2)، نیتروژن (N2)، اکسیژن (O2)، آرگون (A2)، و غیره؛

گاز تخصصی

گاز تخصصی به گاز صنعتی اطلاق می شود که در زمینه های خاص مورد استفاده قرار می گیرد و دارای شرایط خاصی از نظر خلوص، تنوع و خواص است. عمدتاSiH4PH3، B2H6، A8H3،HCL، CF4،NH3, POCL3, SIH2CL2, SIHCL3,NH3, BCL3، SIF4، CLF3، CO، C2F6، N2O، F2، HF، HBR،SF6… و غیره.

انواع گازهای ادویه ای

انواع گازهای خاص: خورنده، سمی، قابل اشتعال، پشتیبان احتراق، بی اثر و غیره.
گازهای نیمه هادی که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند به شرح زیر طبقه بندی می شوند:
(i) خورنده/سمی:HClBF3، WF6، HBr، SiH2Cl2، NH3، PH3، Cl2،BCl3…
(ii) قابل اشتعال: H2،CH4،SiH4PH3، AsH3، SiH2Cl2، B2H6، CH2F2، CH3F، CO…
(iii) قابل احتراق: O2، Cl2، N2O، NF3…
(IV) بی اثر: N2،CF4、C2F6、C4F8،SF6、CO2、Ne،Kr、او…

در فرآیند تولید تراشه های نیمه هادی، حدود 50 نوع مختلف گاز ویژه (که به آنها گازهای ویژه گفته می شود) در فرآیندهای اکسیداسیون، انتشار، رسوب، اچینگ، تزریق، فوتولیتوگرافی و سایر فرآیندها استفاده می شود و کل مراحل فرآیند بیش از صدها است. به عنوان مثال، PH3 و AsH3 به عنوان منابع فسفر و آرسنیک در فرآیند کاشت یون استفاده می شود، گازهای مبتنی بر F CF4، CHF3، SF6 و گازهای هالوژن CI2، BCI3، HBr معمولا در فرآیند اچ استفاده می شوند، SiH4، NH3، N2O در فرآیند فیلم رسوب، F2/Kr/Ne، Kr/Ne در فرآیند فوتولیتوگرافی.

از جنبه های فوق می توان فهمید که بسیاری از گازهای نیمه هادی برای بدن انسان مضر هستند. به طور خاص، برخی از گازها، مانند SiH4، خود اشتعال هستند. تا زمانی که نشت کنند، به شدت با اکسیژن موجود در هوا واکنش نشان می دهند و شروع به سوختن می کنند. و AsH3 بسیار سمی است. هر گونه نشتی جزئی ممکن است به زندگی افراد آسیب برساند، بنابراین الزامات ایمنی طراحی سیستم کنترل برای استفاده از گازهای خاص بسیار زیاد است.

نیمه هادی ها به گازهای با خلوص بالا نیاز دارند تا «سه درجه» داشته باشند.

خلوص گاز

محتوای ناخالصی اتمسفر در گاز معمولاً به صورت درصدی از خلوص گاز مانند 99.9999٪ بیان می شود. به طور کلی، خلوص مورد نیاز برای گازهای ویژه الکترونیکی به 5N-6N می رسد و همچنین با نسبت حجمی محتوای ناخالصی اتمسفر ppm (بخش در میلیون)، ppb (بخش در میلیارد) و ppt (قسمت در تریلیون) بیان می شود. میدان نیمه هادی الکترونیکی دارای بالاترین الزامات برای خلوص و پایداری کیفیت گازهای ویژه است و خلوص گازهای ویژه الکترونیکی عموماً بیشتر از 6N است.

خشکی

مقدار کمی آب در گاز یا رطوبت معمولاً با نقطه شبنم بیان می شود، مانند نقطه شبنم اتمسفر -70 درجه سانتیگراد.

پاکیزگی

تعداد ذرات آلاینده در گاز، ذرات با اندازه ذرات میکرومتر، بر حسب تعداد ذرات در M3 بیان می شود. برای هوای فشرده، معمولاً بر حسب mg/m3 باقیمانده جامد اجتناب‌ناپذیر بیان می‌شود که شامل محتوای روغن می‌شود.