半導（dǎo）體FAB的（de）氣（qì）體

在目前生產工藝（yì）較為先進的半導體晶圓代工廠的製造過程中，需要使用近 50 種不（bú）同種類的氣（qì）體。一般把氣體分為大宗（zōng）氣體（Bulk Gas）和特種氣體（Special Gas）兩種。

氣體在微電子、半導體行業中應用氣體的使用在半導體製程中一（yī）直扮演著重要的（de）角色，特別是半導體製程被廣泛應（yīng）用於（yú）各項產業，ULSI、TFT-LCD到現在（zài）的微機電(MEMS)產業（yè），均以（yǐ）半（bàn）導體製程（chéng）為產品的製造流程，其中的製程（chéng）包括如幹蝕（shí）刻、氧化、離（lí）子布植、薄膜沉積等。

例如（rú），很多人（rén）都知（zhī）道，芯片是由沙子製作的，但縱觀芯片製造的整個環節，所需要的（de）材料不止於此，比如光刻膠、拋光液、靶材、特種（zhǒng）氣體等不（bú）可或缺。後端封裝也需要各種材料的基板、中介層、引線框架、粘接材（cái）料等（děng）。電子（zǐ）特氣是（shì）半導體製造成本中僅次於（yú）矽片的第二大材（cái）料，之後是掩膜（mó）版和光刻膠等。

而氣體的純度對組件性（xìng）能、產品良率有著決定性的影（yǐng）響，氣體供應的安全性則關乎（hū）人員的健康（kāng）與工廠運作的安全。為什麽說氣體的（de）純度會對工藝線及人員造成這麽大的（de）影響？這絕不是我們危言聳聽，而是由於氣體本（běn）身的危險（xiǎn）特性決定。今天蓋（gài）斯帕克帶您走進電子特氣的世界。

半導（dǎo）體行（háng）業中常見（jiàn）氣體分（fèn）類（lèi）

普通氣體也稱大宗氣體（tǐ）（Bulk gas ）：指純（chún）度（dù）要求低於5N，產銷量大的（de）工（gōng）業氣體，根據製備方式的不同可分為空分氣體和合成氣體。氫氣（H2）、氮氣（N2）、氧氣（O2）、氬（yà）氣（A2）等；

特種氣（qì）體（Specialty gas ）指被應用於特（tè）定領域（yù），對純度、品種、性質有特（tè）殊要求的工業氣體（tǐ）。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（yī）特氣（qì）種類：腐蝕性（xìng）、毒性、可燃性、助燃性（xìng）、惰（duò）性等

一般常用（yòng）的半導體氣體分類如下：

（一）腐蝕性 / 毒（dú）性：HCl 、BF3、 WF6、HBr、SiH2Cl2、NH3、 PH3、Cl2、 BCl3 …等

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

（三）助燃（rán）性：O2、Cl2、N2O、NF3…等

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

在半導（dǎo）體芯片製造過程中，氧化、擴散、澱積、刻蝕、注（zhù）入、光刻等工藝中，大約要使用到 50種不同類型的特種氣體（簡稱（chēng）特氣），全部工藝步驟超過幾百道。例如離子（zǐ）注入工藝中作為磷源、砷源的PH3和AsH3，刻蝕工藝中（zhōng）常用的F基氣體CF4、CHF3、SF6等和（hé）鹵族氣體CI2、BCI3、HBr，沉積（jī）薄膜工藝中的SiH4、NH3、N2O，光刻工藝中的F2/Kr/Ne、Kr/Ne等。

從以上方麵可以了解，半導體氣體很多是對人體（tǐ）有害。特別是其中有些氣體如SiH4的自燃性，隻要一泄漏就會（huì）與空氣中的氧氣起劇烈反應，開始（shǐ）燃燒；還有AsH3的劇毒性，任何些微（wēi）的泄漏都可能造成人員生命的危害，所以對於特氣使用上的控製係統設計安全性的要求特（tè）別（bié）高。

半導體對高純氣體要求有“三度”

芯片線寬（kuān）越小，對電子特氣所含雜質容忍度越低

為了保證半導體器件的質量與成品率，特種氣體產品要同時滿足“超純”和“超淨”的要求。

“超（chāo）純”要求氣體純度達到 4.5N、5N 甚至 6N、7N（N 是 Nine 的簡（jiǎn）寫，幾個 N 就代表有幾個 9，例如 3N 的（de）純（chún）度為 99.9%）。

“超淨”即要求嚴格控製粒子與金屬（shǔ）雜質的含量。作為特種氣體的核心參（cān）數，純度每提升一個 N，粒子、金屬雜質含（hán）量濃度每降低（dī）一個數量（liàng）級，都（dōu）將帶來工藝複雜度和難度（dù）的顯著提升。

一氣體純度

氣（qì）體中雜（zá）質氣氛的（de）含量，通常用氣體純度的百分數來表示，如99.9999%,一般而言，對電子特氣的純度要求達到了5N-6N，也用雜質氣氛含量的體積（jī）比ppm （part per million，百萬分之）、ppb（part perbillion，十億分之）、 ppt（part per trillion，萬億分（fèn）之一）表示。電子半導體領域對特（tè）種（zhǒng）氣體的純度和質量穩定性要求最高，電子特氣純度一般大於6N。

二 幹燥度

氣體中微量水分的含量，或稱之為濕量，通常以露點表示，如常壓露點-70℃。

三（sān） 潔淨度（dù）

氣體中含有汙（wū）染物（wù）粒子的數量，粒徑為µm的粒子，多少粒/M3 來（lái）表示，對於壓縮（suō）空氣，通常也用不可避免的固體殘留物的多（duō）少mg/m3來（lái）表示，其中涵（hán）蓋了含油量。

在生產車間使（shǐ）用（yòng）這些氣體的過（guò）程（chéng）中，可能會出現氣體泄漏的（de）意外情況，當某些氣體濃度達到一定的（de）標準或壓強超過一定的標準時，往往會發生爆炸或（huò）導致危及人身安全的惡劣（liè）後（hòu）果。

一旦發生氣體泄漏，在無警示狀況（kuàng）下，可能對現場人員的安全造成極（jí）大（dà）的威脅，因此氣體（tǐ）監控係統（tǒng）(Gas Monitoring System) 在半導體、太（tài）陽能電池板、液晶麵板（bǎn）製造工廠中擔任極重要之角色（sè），能實時（shí）顯示異常氣體泄（xiè）漏警報，並提供監控人員進一步的處置，是生命安全係統重要的組成部分。因此對這些危險性氣體必須建立一（yī）套完整的監測係統，達到有效的控製和 具備良好的預警功（gōng）能，以保證生產的正常進行以及人財物的安全。

來源：半導體設備資訊站