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

Penerapan gas dalam industri mikroelektronika dan semikonduktor. Penggunaan gas selalu memainkan peran penting dalam proses semikonduktor, terutama karena proses semikonduktor banyak digunakan di berbagai industri. Dari ULSI, TFT-LCD hingga industri mikroelektromekanis (MEMS) saat ini, proses semikonduktor digunakan sebagai proses manufaktur produk, termasuk etsa kering, oksidasi, implantasi ion, deposisi lapisan tipis, dll.

Misalnya, banyak orang tahu bahwa chip terbuat dari pasir, tetapi jika melihat keseluruhan proses pembuatan chip, dibutuhkan lebih banyak material, seperti fotoresis, cairan pemoles, material target, gas khusus, dll. yang sangat diperlukan. Pengemasan back-end juga membutuhkan substrat, interposer, rangka timbal, material pengikat, dll. yang terbuat dari berbagai material. Gas khusus elektronik merupakan material dengan biaya produksi semikonduktor terbesar kedua setelah wafer silikon, diikuti oleh masker dan fotoresis.

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

Klasifikasi gas umum dalam industri semikonduktor

Gas Biasa

Gas biasa juga disebut gas curah: mengacu pada gas industri dengan persyaratan kemurnian di bawah 5N dan volume produksi serta penjualan yang besar. Gas ini dapat dibagi menjadi gas pemisah udara dan gas sintetis berdasarkan metode penyiapannya. 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 sifatnya. TerutamaSiH4, PH3, B2H6, A8H3,HCLCF4,NH3, POCL3, SIH2CL2, SIHCL3,NH3, BCL3, SIF4, CLF3, CO, C2F6, N2O, F2, HF, HBR,SF6… dan seterusnya.

Jenis-jenis Gas Spesial

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 gas khusus) digunakan dalam proses oksidasi, difusi, deposisi, etsa, injeksi, fotolitografi, dan proses lainnya, dengan total langkah proses yang melebihi ratusan. Sebagai contoh, PH3 dan AsH3 digunakan sebagai sumber fosfor dan arsenik dalam proses implantasi ion. Gas berbasis F seperti CF4, CHF3, SF6, dan gas halogen seperti CI2, BCI3, dan HBr umumnya digunakan dalam proses etsa. SiH4, NH3, dan 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. Khususnya, beberapa gas, seperti SiH4, dapat menyala sendiri. Selama gas-gas ini bocor, gas-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 keselamatan untuk desain sistem kontrol penggunaan gas khusus sangatlah tinggi.

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

Kemurnian gas

Kandungan atmosfer 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 dalam rasio volume kandungan atmosfer pengotor 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 gas, atau kebasahan, biasanya dinyatakan dalam titik embun, seperti titik embun atmosfer -70℃.

Kebersihan

Jumlah partikel polutan dalam gas, partikel dengan ukuran partikel µm, dinyatakan dalam jumlah partikel/M³. Untuk udara bertekanan, biasanya dinyatakan dalam mg/m³ residu padat yang tak terhindarkan, termasuk kandungan minyak.