No processo de fabricação de semicondutores em fábricas com processos de produção relativamente avançados, são necessários cerca de 50 tipos diferentes de gases. Os gases são geralmente divididos em gases de volume e gases de combustão.gases especiais.

Aplicação de gases nas indústrias de microeletrônica e semicondutores. O uso de gases sempre desempenhou um papel importante nos processos de fabricação de semicondutores, especialmente em diversos setores industriais. Desde a indústria de semicondutores de ultra-alta eficiência (ULSI) e telas LCD de filme fino (TFT-LCD) até a atual indústria de microeletromecânica (MEMS), os processos de fabricação de semicondutores incluem técnicas como corrosão seca, oxidação, implantação iônica e deposição de filmes finos.

Por exemplo, muitas pessoas sabem que os chips são feitos de areia, mas, analisando todo o processo de fabricação de chips, percebe-se que são necessários mais materiais, como fotorresistente, líquido de polimento, material alvo, gás especial, etc., que são indispensáveis. A embalagem traseira também requer substratos, interposers, lead frames, materiais de ligação, etc., de diversos materiais. Os gases especiais eletrônicos representam o segundo maior custo de fabricação de semicondutores, depois dos wafers de silício, seguidos por máscaras e fotorresistentes.

A pureza do gás tem uma influência decisiva no desempenho dos componentes e no rendimento do produto, e a segurança do fornecimento de gás está diretamente relacionada à saúde dos funcionários e à segurança das operações da fábrica. Por que a pureza do gás tem um impacto tão grande na linha de produção e nos funcionários? Isso não é exagero, mas sim uma consequência das características perigosas do próprio gás.

Classificação de gases comuns na indústria de semicondutores

Gás comum

O gás comum também é chamado de gás a granel: refere-se ao gás industrial com um requisito de pureza inferior a 5N e um grande volume de produção e vendas. Pode ser dividido em gás de separação de ar e gás sintético de acordo com diferentes métodos de preparação. Hidrogênio (H2), nitrogênio (N2), oxigênio (O2), argônio (A2), etc.;

Gás Especializado

Gases especiais referem-se a gases industriais utilizados em campos específicos e que possuem requisitos especiais de pureza, variedade e propriedades. PrincipalmenteSiH4, PH3, B2H6, A8H3,HCL, CF4,NH3, POCL3, SIH2CL2, SIHCL3,NH3, BCL3, SIF4, CLF3, CO, C2F6, N2O, F2, HF, HBR,SF6… e assim por diante.

Tipos de gases especiais

Tipos de gases especiais: corrosivos, tóxicos, inflamáveis, que auxiliam a combustão, inertes, etc.
Os gases semicondutores mais comuns são classificados da seguinte forma:
(i) Corrosivo/tóxico:HCl、BF3、 WF6、HBr、SiH2Cl2、NH3、 PH3、Cl2、BCl3…
(ii) Inflamável: H2、CH4、SiH4、PH3、AsH3、SiH2Cl2、B2H6、CH2F2、CH3F、CO…
(iii) Combustíveis: O2, Cl2, N2O, NF3…
(iv) Inerte: N2、CF4、C2F6、C4F8、SF6、CO2、Ne、Kr,Ele…

No processo de fabricação de chips semicondutores, cerca de 50 tipos diferentes de gases especiais (denominados gases especiais) são utilizados em processos de oxidação, difusão, deposição, corrosão, injeção, fotolitografia e outros, e o número total de etapas do processo ultrapassa centenas. Por exemplo, PH3 e AsH3 são usados ​​como fontes de fósforo e arsênio no processo de implantação iônica; gases à base de flúor, como CF4, CHF3 e SF6, e gases halogênios, como Cl2, BCl3 e HBr, são comumente usados ​​no processo de corrosão; SiH4, NH3 e N2O são utilizados no processo de deposição de filmes; e F2/Kr/Ne e Kr/Ne são utilizados no processo de fotolitografia.

Considerando os aspectos acima, podemos compreender que muitos gases semicondutores são prejudiciais ao corpo humano. Em particular, alguns gases, como o SiH4, são autoinflamáveis. Basta um pequeno vazamento para que reajam violentamente com o oxigênio do ar e entrem em combustão; e o AsH3 é altamente tóxico. Qualquer vazamento, mesmo que pequeno, pode causar danos à vida das pessoas, portanto, os requisitos de segurança para o projeto de sistemas de controle que utilizam gases especiais são particularmente rigorosos.

Os semicondutores requerem gases de alta pureza com temperatura de “três graus”.

Pureza do gás

O teor de impurezas na atmosfera gasosa é geralmente expresso como uma porcentagem da pureza do gás, como 99,9999%. De modo geral, a exigência de pureza para gases especiais em eletrônica atinge 5N-6N, e também é expressa pela proporção volumétrica do teor de impurezas na atmosfera em ppm (partes por milhão), ppb (partes por bilhão) e ppt (partes por trilhão). O setor de semicondutores eletrônicos possui as mais altas exigências quanto à pureza e estabilidade da qualidade dos gases especiais, e a pureza desses gases geralmente é superior a 6N.

Secura

O teor de traços de água no gás, ou umidade, é geralmente expresso em ponto de orvalho, como por exemplo, o ponto de orvalho atmosférico de -70°C.

Limpeza

O número de partículas poluentes no gás, partículas com tamanho de µm, é expresso em número de partículas/m³. Para ar comprimido, geralmente é expresso em mg/m³ de resíduos sólidos inevitáveis, que incluem o teor de óleo.