در فرآیند تولید کارخانه‌های ریخته‌گری ویفر نیمه‌هادی با فرآیندهای تولید نسبتاً پیشرفته، نزدیک به 50 نوع گاز مختلف مورد نیاز است. گازها عموماً به گازهای توده‌ای و گازهای ... تقسیم می‌شوند.گازهای ویژه.

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

برای مثال، بسیاری از مردم می‌دانند که تراشه‌ها از شن ساخته شده‌اند، اما با نگاهی به کل فرآیند تولید تراشه، به مواد بیشتری مانند فوتورزیست، مایع صیقل‌دهنده، ماده هدف، گاز مخصوص و غیره نیاز است که ضروری هستند. بسته‌بندی نهایی نیز به زیرلایه‌ها، اینترپوزرها، قاب‌های سربی، مواد اتصال و غیره از مواد مختلف نیاز دارد. گازهای مخصوص الکترونیکی پس از ویفرهای سیلیکونی، دومین ماده بزرگ در هزینه‌های تولید نیمه‌هادی‌ها هستند و پس از آن ماسک‌ها و فوتورزیست‌ها قرار دارند.

خلوص گاز تأثیر تعیین‌کننده‌ای بر عملکرد اجزا و بازده محصول دارد و ایمنی تأمین گاز با سلامت پرسنل و ایمنی عملیات کارخانه مرتبط است. چرا خلوص گاز چنین تأثیر زیادی بر خط فرآیند و پرسنل دارد؟ این اغراق نیست، اما با توجه به ویژگی‌های خطرناک خود گاز تعیین می‌شود.

طبقه‌بندی گازهای رایج در صنعت نیمه‌هادی

گاز معمولی

گاز معمولی که گاز فله نیز نامیده می‌شود: به گاز صنعتی با خلوص مورد نیاز کمتر از 5N و حجم تولید و فروش بالا اشاره دارد. این گاز را می‌توان بر اساس روش‌های مختلف آماده‌سازی 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 می‌شود که در زمینه‌های خاص استفاده می‌شود و الزامات خاصی برای خلوص، تنوع و خواص دارد. عمدتاًسی اچ۴، PH3، B2H6، A8H3،هیدروکلراید، سی‌اف۴،NH3، POCL3، SIH2CL2، SIHCL3،NH3, BCL3، SIF4، CLF3، CO، C2F6، N2O، F2، HF، HBR،گاز SF6... و غیره.

انواع گازهای ویژه

انواع گازهای ویژه: خورنده، سمی، قابل اشتعال، تقویت کننده احتراق، خنثی و غیره
گازهای نیمه‌هادی رایج به شرح زیر طبقه‌بندی می‌شوند:
(۱) خورنده/سمی:هیدروکلراید، BF3، WF6، HBr، SiH2Cl2، NH3، PH3، Cl2،BCl3…
(ii) قابل اشتعال: H2CH4،سی اچ۴PH3، AsH3، SiH2Cl2، B2H6، CH2F2، CH3F، CO…
(iii) قابل احتراق: O2، Cl2، N2O، NF3…
(iv) بی‌اثر: N2سی‌اف۴سی۲اف۶C4F8،گاز SF6دی اکسید کربنNe،Kr، او…

در فرآیند تولید تراشه‌های نیمه‌هادی، حدود ۵۰ نوع مختلف از گازهای ویژه (که به عنوان گازهای ویژه شناخته می‌شوند) در فرآیندهای اکسیداسیون، انتشار، رسوب‌گذاری، اچینگ، تزریق، فوتولیتوگرافی و سایر فرآیندها استفاده می‌شوند و کل مراحل فرآیند از صدها مورد فراتر می‌رود. به عنوان مثال، PH3 و AsH3 به عنوان منابع فسفر و آرسنیک در فرآیند کاشت یون استفاده می‌شوند، گازهای مبتنی بر F مانند CF4، CHF3، SF6 و گازهای هالوژن مانند CI2، BCI3، HBr معمولاً در فرآیند اچینگ، SiH4، NH3، N2O در فرآیند لایه نشانی، F2/Kr/Ne، Kr/Ne در فرآیند فوتولیتوگرافی استفاده می‌شوند.

از جنبه‌های فوق، می‌توانیم درک کنیم که بسیاری از گازهای نیمه‌هادی برای بدن انسان مضر هستند. به طور خاص، برخی از گازها، مانند SiH4، خودسوز هستند. تا زمانی که نشت کنند، به شدت با اکسیژن موجود در هوا واکنش نشان می‌دهند و شروع به سوختن می‌کنند. و AsH3 بسیار سمی است. هرگونه نشت جزئی ممکن است به زندگی افراد آسیب برساند، بنابراین الزامات ایمنی طراحی سیستم کنترل برای استفاده از گازهای ویژه به ویژه بالا است.

نیمه‌هادی‌ها برای داشتن «سه درجه» به گازهای با خلوص بالا نیاز دارند.

خلوص گاز

محتوای ناخالصی اتمسفر در گاز معمولاً به صورت درصد خلوص گاز، مانند 99.9999٪ بیان می‌شود. به طور کلی، نیاز به خلوص برای گازهای ویژه الکترونیکی به 5N-6N می‌رسد و همچنین با نسبت حجمی محتوای ناخالصی اتمسفر ppm (قسمت در میلیون)، ppb (قسمت در میلیارد) و ppt (قسمت در تریلیون) بیان می‌شود. حوزه نیمه‌هادی الکترونیکی بالاترین الزامات را برای خلوص و پایداری کیفیت گازهای ویژه دارد و خلوص گازهای ویژه الکترونیکی عموماً بیشتر از 6N است.

خشکی

مقدار آب ناچیز در گاز یا رطوبت، معمولاً با نقطه شبنم بیان می‌شود، مانند نقطه شبنم اتمسفری -70℃.

پاکیزگی

تعداد ذرات آلاینده در گاز، ذراتی با اندازه ذرات میکرومتر، با واحد تعداد ذرات در هر متر مکعب بیان می‌شود. برای هوای فشرده، معمولاً با واحد میلی‌گرم در متر مکعب از باقیمانده‌های جامد اجتناب‌ناپذیر، که شامل محتوای روغن نیز می‌شود، بیان می‌شود.