Dalam proses pembuatan pengecoran 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 memegang peranan penting dalam proses semikonduktor, apalagi proses semikonduktor banyak digunakan di berbagai industri. Dari ULSI, TFT-LCD hingga industri mikro-elektromekanis (MEMS) saat ini, proses semikonduktor digunakan sebagai proses pembuatan produk, termasuk etsa kering, oksidasi, implantasi ion, deposisi film tipis, dll.

Misalnya banyak orang yang mengetahui bahwa keripik terbuat dari pasir, namun melihat keseluruhan proses pembuatan keripik, dibutuhkan lebih banyak bahan, seperti photoresist, cairan pemoles, bahan target, gas khusus, dll. Pengemasan back-end juga memerlukan substrat, interposer, rangka timah, bahan pengikat, dll. dari berbagai bahan. Gas khusus elektronik adalah bahan terbesar kedua dalam biaya produksi semikonduktor setelah wafer silikon, diikuti oleh masker dan photoresist.

Kemurnian gas mempunyai pengaruh yang menentukan terhadap kinerja komponen dan hasil produk, dan keamanan pasokan gas berkaitan dengan kesehatan personel dan keselamatan pengoperasian pabrik. Mengapa kemurnian gas mempunyai dampak yang besar terhadap lini proses dan personel? Hal ini tidak berlebihan, tetapi ditentukan oleh karakteristik berbahaya dari gas itu sendiri.

Klasifikasi gas umum di industri semikonduktor

Gas Biasa

Gas biasa juga disebut gas curah: mengacu pada gas industri dengan persyaratan kemurnian lebih rendah dari 5N dan volume produksi dan penjualan yang besar. Ini dapat dibagi menjadi gas pemisahan udara dan gas sintetis sesuai dengan metode persiapan yang berbeda. Hidrogen (H2), nitrogen (N2), oksigen (O2), argon (A2), dll;

Gas Khusus

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

Jenis gas Spicial

Jenis gas khusus: korosif, beracun, mudah terbakar, mendukung pembakaran, inert, dll.
Gas semikonduktor yang umum digunakan diklasifikasikan sebagai berikut:
(i) Korosif/beracun:HCl、BF3、 WF6、HBr、SiH2Cl2、NH3、 PH3、Cl2、BCl3…
(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、SF6、CO2、Ne、Kr,Dia…

Dalam proses pembuatan chip semikonduktor, sekitar 50 jenis gas khusus (disebut sebagai gas khusus) digunakan dalam proses oksidasi, difusi, pengendapan, etsa, injeksi, fotolitografi, dan proses lainnya, dan total langkah proses 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 film pengendapan, F2/Kr/Ne, Kr/Ne pada proses fotolitografi.

Dari aspek di atas, kita dapat memahami bahwa banyak gas semikonduktor yang berbahaya bagi tubuh manusia. Khususnya, beberapa gas, seperti SiH4, dapat menyala sendiri. Selama bocor, mereka akan bereaksi hebat dengan oksigen di udara dan mulai terbakar; dan AsH3 sangat beracun. Kebocoran sekecil apa pun dapat membahayakan nyawa manusia, sehingga persyaratan keselamatan desain sistem kendali untuk penggunaan gas khusus sangat tinggi.

Semikonduktor memerlukan gas dengan kemurnian tinggi untuk memiliki “tiga derajat”

Kemurnian gas

Kandungan pengotor atmosfer dalam gas biasanya dinyatakan dalam persentase kemurnian gas, misalnya 99,9999%. Secara umum, persyaratan kemurnian gas khusus elektronik mencapai 5N-6N, dan juga dinyatakan dengan rasio volume pengotor kandungan atmosfer ppm (part per Million), ppb (part perillion), dan ppt (part 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 jejak air dalam gas, atau kebasahan, biasanya dinyatakan dalam titik embun, seperti titik embun di atmosfer -70℃.

Kebersihan

Banyaknya partikel pencemar dalam gas, partikel dengan ukuran partikel µm, dinyatakan dalam berapa partikel/M3. Untuk udara bertekanan, biasanya dinyatakan dalam mg/m3 residu padat yang tidak dapat dihindari, termasuk kandungan minyak.