בתהליך הייצור של יציקות פרוסות מוליכים למחצה עם תהליכי ייצור מתקדמים יחסית, יש צורך בכמעט 50 סוגים שונים של גזים. גזים מחולקים בדרך כלל לגזים בתפזורת וגזים מיוחדים.

יישום גזים בתעשיות מיקרו-אלקטרוניקה ומוליכים למחצה השימוש בגזים תמיד שיחק תפקיד חשוב בתהליכי מוליכים למחצה, במיוחד תהליכי מוליכים למחצה נמצאים בשימוש נרחב בתעשיות שונות. מ-ULSI, TFT-LCD ועד לתעשיית המיקרו-אלקטרומכנית (MEMS) הנוכחית, תהליכי מוליכים למחצה משמשים כתהליכי ייצור מוצרים, כולל תחריט יבש, חמצון, השתלת יונים, שקיעת סרט דק וכו'.

לדוגמא, אנשים רבים יודעים ששבבים עשויים מחול, אך בהסתכלות על כל תהליך ייצור השבבים, יש צורך בחומרים נוספים כמו פוטו-רזיסט, נוזל ליטוש, חומר מטרה, גז מיוחד וכו'. אריזה אחורית דורשת גם מצעים, אינטרפוזרים, מסגרות עופרת, חומרי הדבקה וכו' מחומרים שונים. גזים מיוחדים אלקטרוניים הם החומר השני בגודלו בעלויות ייצור מוליכים למחצה אחרי פרוסות סיליקון, ואחריהם מסכות ופוטורסיסטים.

לטוהר הגז יש השפעה מכרעת על ביצועי הרכיבים ותפוקת המוצר, ובטיחות אספקת הגז קשורה לבריאות הצוות ולבטיחות פעולת המפעל. מדוע לטוהר הגז יש השפעה כה גדולה על קו התהליך ועל כוח האדם? זו לא הגזמה, אלא נקבעת על פי המאפיינים המסוכנים של הגז עצמו.

סיווג גזים נפוצים בתעשיית המוליכים למחצה

גז רגיל

גז רגיל נקרא גם גז בתפזורת: הוא מתייחס לגז תעשייתי עם דרישת טוהר הנמוכה מ-5N ונפח ייצור ומכירה גדול. ניתן לחלקו לגז הפרדת אוויר וגז סינטטי לפי שיטות הכנה שונות. מימן (H2), חנקן (N2), חמצן (O2), ארגון (A2) וכו';

גז מיוחד

גז מיוחד מתייחס לגז תעשייתי המשמש בתחומים ספציפיים ויש לו דרישות מיוחדות לטוהר, מגוון ותכונות. בעיקרSiH4, PH3, B2H6, A8H3,HCL, CF4,NH3, POCL3, SIH2CL2, SIHCL3,NH3, BCL3, SIF4, CLF3, CO, C2F6, N2O, F2, HF, HBR,SF6… וכן הלאה.

סוגי גזים מיוחדים

סוגי גזים מיוחדים: קורוזיביים, רעילים, דליקים, תומכי בעירה, אינרטי וכו'.
גזי מוליכים למחצה הנפוצים מסווגים כדלקמן:
(i) מאכל/רעיל:HCl、BF3、 WF6、HBr、SiH2Cl2、NH3、 PH3、Cl2、BCl3…
(ii) דליק: H2、CH4、SiH4、PH3、AsH3、SiH2Cl2、B2H6、CH2F2、CH3F、CO…
(iii) דליק: O2、Cl2、N2O、NF3…
(iv) אינרטי: N2、CF4、C2F6、C4F8、SF6、CO2、Ne、Kr,הוּא…

בתהליך ייצור שבבי מוליכים למחצה, נעשה שימוש בכ-50 סוגים שונים של גזים מיוחדים (המכונים גזים מיוחדים) בתהליכי חמצון, דיפוזיה, שקיעה, תחריט, הזרקה, פוטוליטוגרפיה ותהליכים נוספים, וסך כל שלבי התהליך עולה על מאות. לדוגמה, PH3 ו-AsH3 משמשים כמקורות זרחן וארסן בתהליך השתלת יונים, גזים מבוססי F CF4, CHF3, SF6 וגזי הלוגן CI2, BCI3, HBr משמשים בדרך כלל בתהליך התחריט, SiH4, NH3, N2O ב תהליך סרט התצהיר, F2/Kr/Ne, Kr/Ne בתהליך הפוטוליתוגרפיה.

מההיבטים לעיל, אנו יכולים להבין כי גזים מוליכים למחצה רבים מזיקים לגוף האדם. בפרט, חלק מהגזים, כגון SiH4, מתלקחים מעצמם. כל עוד הם דולפים, הם יגיבו באלימות עם חמצן באוויר ויתחילו לבעור; ו-AsH3 רעיל מאוד. כל דליפה קלה עלולה לגרום לפגיעה בחייהם של אנשים, ולכן הדרישות לבטיחות תכנון מערכת הבקרה לשימוש בגזים מיוחדים גבוהות במיוחד.

מוליכים למחצה דורשים גזים בטוהר גבוה כדי שיהיו "שלוש מעלות"

טוהר הגז

תכולת אטמוספירת הטומאה בגז מתבטאת בדרך כלל כאחוז מטהר הגז, כגון 99.9999%. באופן כללי, דרישת הטוהר לגזים מיוחדים אלקטרוניים מגיעה ל-5N-6N, ומתבטאת גם ביחס הנפח של תכולת האטמוספרה של טומאה ppm (חלק למיליון), ppb (חלק למיליארד) ו-ppt (חלק לטריליון). לתחום המוליכים למחצה האלקטרוניים יש את הדרישות הגבוהות ביותר לטוהר ואיכות יציבות של גזים מיוחדים, והטוהר של גזים מיוחדים אלקטרוניים בדרך כלל גדול מ-6N.

יוֹבֶשׁ

תכולת מי עקבות בגז, או רטיבות, מתבטאת בדרך כלל בנקודת טל, כגון נקודת טל אטמוספרית -70℃.

נִקָיוֹן

מספר החלקיקים המזהמים בגז, חלקיקים בגודל חלקיקים של מיקרומטר, מתבטא בכמה חלקיקים/M3. עבור אוויר דחוס, הוא מתבטא בדרך כלל במ"ג/מ"ק של שאריות מוצקות בלתי נמנעות, הכוללות תכולת שמן.