Dalam proses manufaktur pabrik wafer semikonduktor dengan proses produksi yang relatif maju, dibutuhkan hampir 50 jenis gas yang berbeda. Gas umumnya dibagi menjadi gas curah dangas khusus.

Penerapan Gas dalam Industri Mikroelektronika dan Semikonduktor Penggunaan gas selalu memainkan peran penting dalam proses semikonduktor, terutama proses semikonduktor yang banyak digunakan di berbagai industri. Dari ULSI, TFT-LCD hingga industri mikroelektromekanik (MEMS) saat ini, proses semikonduktor digunakan sebagai proses manufaktur produk, termasuk etsa kering, oksidasi, implantasi ion, deposisi film tipis, dll.

Sebagai contoh, banyak orang tahu bahwa chip terbuat dari pasir, tetapi jika dilihat dari keseluruhan proses pembuatan chip, dibutuhkan lebih banyak material, seperti photoresist, cairan pemoles, material target, gas khusus, dan lain-lain yang sangat diperlukan. Pengemasan bagian belakang juga membutuhkan substrat, interposer, lead frame, material perekat, dan lain-lain dari berbagai material. Gas khusus elektronik merupakan material terbesar kedua dalam biaya pembuatan semikonduktor setelah wafer silikon, diikuti oleh masker dan photoresist.

Kemurnian gas memiliki pengaruh yang menentukan terhadap kinerja komponen dan hasil produk, dan keamanan pasokan gas berkaitan dengan kesehatan personel dan keselamatan operasi pabrik. Mengapa kemurnian gas memiliki dampak yang begitu besar pada lini proses dan personel? Ini bukanlah sebuah pernyataan yang berlebihan, tetapi ditentukan oleh karakteristik berbahaya dari gas itu sendiri.

Klasifikasi gas umum dalam industri semikonduktor

Gas Biasa

Gas biasa juga disebut gas curah: ini merujuk pada gas industri dengan persyaratan kemurnian di bawah 5N dan volume produksi dan penjualan yang besar. Gas ini dapat dibagi menjadi gas hasil pemisahan udara dan gas sintetis berdasarkan metode pembuatannya yang berbeda. Contohnya adalah hidrogen (H2), nitrogen (N2), oksigen (O2), argon (A2), dan lain-lain;

Gas Khusus

Gas khusus merujuk pada gas industri yang digunakan di bidang tertentu dan memiliki persyaratan khusus untuk kemurnian, variasi, dan sifat-sifatnya. TerutamaSiH4, PH3, B2H6, A8H3,HCL, CF4,NH3, POCL3, SIH2CL2, SIHCL3,NH3, BCL3, SIF4, CLF3, CO, C2F6, N2O, F2, HF, HBR,SF6…dan seterusnya.

Jenis-jenis gas khusus

Jenis-jenis gas khusus: korosif, beracun, mudah terbakar, pendukung pembakaran, inert, dll.
Gas semikonduktor yang umum digunakan diklasifikasikan sebagai berikut:
(i) Korosif/beracun:HClBF3, WF6, HBr, SiH2Cl2, NH3, PH3, Cl2BCl3…
(ii) Mudah terbakar: H2、CH4、SiH4、PH3、AsH3、SiH2Cl2、B2H6、CH2F2、CH3F、CO…
(iii) Mudah terbakar: O2, Cl2, N2O, NF3…
(iv) Inert: N2、CF4、C2F6、C4F8、SF6CO2Ne、Kr,Dia…

Dalam proses pembuatan chip semikonduktor, sekitar 50 jenis gas khusus (disebut sebagai gas khusus) digunakan dalam proses oksidasi, difusi, deposisi, etsa, injeksi, fotolitografi, dan proses lainnya, dan total tahapan prosesnya melebihi ratusan. Misalnya, PH3 dan AsH3 digunakan sebagai sumber fosfor dan arsenik dalam proses implantasi ion, gas berbasis F CF4, CHF3, SF6 dan gas halogen CI2, BCI3, HBr umumnya digunakan dalam proses etsa, SiH4, NH3, N2O dalam proses deposisi film, F2/Kr/Ne, Kr/Ne dalam proses fotolitografi.

Dari aspek-aspek di atas, kita dapat memahami bahwa banyak gas semikonduktor berbahaya bagi tubuh manusia. Secara khusus, beberapa gas, seperti SiH4, bersifat mudah terbakar sendiri. Selama terjadi kebocoran, gas tersebut akan bereaksi hebat dengan oksigen di udara dan mulai terbakar; dan AsH3 sangat beracun. Kebocoran sekecil apa pun dapat membahayakan nyawa manusia, sehingga persyaratan keamanan desain sistem kontrol untuk penggunaan gas khusus sangat tinggi.

Semikonduktor membutuhkan gas dengan kemurnian tinggi yang memiliki “tiga derajat”

Kemurnian gas

Kandungan pengotor dalam gas biasanya dinyatakan sebagai persentase kemurnian gas, misalnya 99,9999%. Secara umum, persyaratan kemurnian untuk gas khusus elektronik mencapai 5N-6N, dan juga dinyatakan dengan rasio volume kandungan pengotor dalam satuan ppm (bagian per juta), ppb (bagian per miliar), dan ppt (bagian per triliun). Bidang semikonduktor elektronik memiliki persyaratan tertinggi untuk kemurnian dan stabilitas kualitas gas khusus, dan kemurnian gas khusus elektronik umumnya lebih besar dari 6N.

Kekeringan

Kandungan air dalam jumlah kecil di dalam gas, atau kelembapan, biasanya dinyatakan dalam titik embun, seperti titik embun atmosfer -70℃.

Kebersihan

Jumlah partikel polutan dalam gas, yaitu partikel dengan ukuran partikel µm, dinyatakan dalam satuan partikel/M3. Untuk udara terkompresi, biasanya dinyatakan dalam mg/m3 residu padat yang tidak dapat dihindari, yang meliputi kandungan minyak.