En el proceso de fabricación de fundiciones de obleas de semiconductores con procesos de producción relativamente avanzados, se necesitan cerca de 50 tipos diferentes de gases. Los gases se dividen generalmente en gases a granel ygases especiales.

Aplicación de gases en las industrias de microelectrónica y semiconductores. El uso de gases siempre ha desempeñado un papel importante en los procesos de semiconductores, especialmente en diversas industrias. Desde ULSI y TFT-LCD hasta la industria microelectromecánica (MEMS), los procesos de semiconductores se utilizan en la fabricación de productos, incluyendo el grabado en seco, la oxidación, la implantación de iones, la deposición de película delgada, etc.

Por ejemplo, muchos saben que los chips están hechos de arena, pero considerando todo el proceso de fabricación de chips, se necesitan más materiales, como fotorresistencia, líquido de pulido, material de objetivo, gases especiales, etc., que son indispensables. El encapsulado final también requiere sustratos, intercaladores, marcos de conductores, materiales de unión, etc., de diversos materiales. Los gases especiales electrónicos son el segundo material más costoso en la fabricación de semiconductores, después de las obleas de silicio, seguidos de las máscaras y las fotorresistencias.

La pureza del gas influye decisivamente en el rendimiento de los componentes y el rendimiento del producto, y la seguridad del suministro de gas está relacionada con la salud del personal y la seguridad operativa de la fábrica. ¿Por qué la pureza del gas tiene un impacto tan grande en la línea de proceso y el personal? No es una exageración, sino que está determinada por las características peligrosas del propio gas.

Clasificación de gases comunes en la industria de semiconductores

Gas ordinario

El gas común, también llamado gas a granel, se refiere al gas industrial con un requisito de pureza inferior a 5N y un gran volumen de producción y venta. Se puede dividir en gas de separación de aire y gas sintético según los diferentes métodos de preparación. Hidrógeno (H₂), nitrógeno (N₂), oxígeno (O₂), argón (A₂), etc.

Gas especial

El gas especial se refiere al gas industrial que se utiliza en campos específicos y tiene requisitos especiales de pureza, variedad y propiedades. PrincipalmenteSiH4, PH3, B2H6, A8H3,HCl, CF4,NH3, POCL3, SIH2CL2, SIHCL3,NH3, BCL3, SIF4, CLF3, CO, C2F6, N2O, F2, HF, HBR,SF6… etcétera.

Tipos de gases especiales

Tipos de gases especiales: corrosivos, tóxicos, inflamables, favorecedores de la combustión, inertes, etc.
Los gases semiconductores comúnmente utilizados se clasifican de la siguiente manera:
(i) Corrosivo/tóxico:HCl、BF3、WF6、HBr、SiH2Cl2、NH3、PH3、Cl2、BCl3…
(ii) Inflamable: H2、CH4、SiH4、PH3、AsH3、SiH2Cl2、B2H6、CH2F2、CH3F、CO…
(iii) Combustibles: O2, Cl2, N2O, NF3…
(iv) Inerte: N2,CF4、C2F6、C4F8、SF6CO2Ne、Kr,Él…

En la fabricación de chips semiconductores, se utilizan alrededor de 50 tipos diferentes de gases especiales (denominados gases especiales) en procesos de oxidación, difusión, deposición, grabado, inyección, fotolitografía y otros, con un total de cientos de pasos. Por ejemplo, PH₃ y AsH₃ se utilizan como fuentes de fósforo y arsénico en el proceso de implantación iónica; los gases basados ​​en F CF₃, CHF₃ y SF₃, y los gases halógenos CI₂, BCI₃ y HBr se utilizan comúnmente en el proceso de grabado; SiH₃, NH₃ y N₂O en el proceso de deposición de película; y F₂/Kr₃/Ne y Kr₃/Ne en el proceso de fotolitografía.

De lo anterior se desprende que muchos gases semiconductores son perjudiciales para el cuerpo humano. En particular, algunos gases, como el SiH₄, son autoinflamables. Si se producen fugas, reaccionan violentamente con el oxígeno del aire y comienzan a arder; el AsH₃ es altamente tóxico. Cualquier fuga, por pequeña que sea, puede poner en peligro la vida de las personas, por lo que los requisitos de seguridad para el diseño de sistemas de control para el uso de gases especiales son particularmente estrictos.

Los semiconductores requieren que los gases de alta pureza tengan “tres grados”

Pureza del gas

El contenido de impurezas atmosféricas en el gas se expresa generalmente como un porcentaje de su pureza, por ejemplo, 99,9999 %. En general, el requisito de pureza para gases especiales electrónicos es de 5N a 6N, y también se expresa mediante la relación volumétrica del contenido de impurezas atmosféricas en ppm (partes por millón), ppb (partes por billón) y ppt (partes por billón). El sector de los semiconductores electrónicos tiene los más altos requisitos de pureza y estabilidad de calidad para los gases especiales, y la pureza de estos gases suele ser superior a 6N.

Sequedad

El contenido de agua traza en el gas, o humedad, generalmente se expresa en punto de rocío, como el punto de rocío atmosférico de -70 ℃.

Limpieza

La cantidad de partículas contaminantes en el gas, con un tamaño de partícula de µm, se expresa en partículas/m³. En el caso del aire comprimido, suele expresarse en mg/m³ de residuos sólidos inevitables, que incluyen el contenido de aceite.