בתהליך הייצור של בתי יציקה של פרוסות מוליכים למחצה עם תהליכי ייצור מתקדמים יחסית, נדרשים כמעט 50 סוגים שונים של גזים. גזים מחולקים בדרך כלל לגזים בתפזורת וגזים מיוחדים.

יישום גזים בתעשיות המיקרואלקטרוניקה והמוליכים למחצה. השימוש בגזים תמיד מילא תפקיד חשוב בתהליכי מוליכים למחצה, במיוחד תהליכי מוליכים למחצה הנמצאים בשימוש נרחב בתעשיות שונות. החל מ-ULSI ו-TFT-LCD ועד לתעשיית המיקרו-אלקטרומכנית (MEMS) הנוכחית, תהליכי מוליכים למחצה משמשים כתהליכי ייצור מוצרים, כולל איכול יבש, חמצון, השתלת יונים, שקיעת שכבה דקה וכו'.

לדוגמה, אנשים רבים יודעים ששבבים עשויים מחול, אך אם מסתכלים על כל תהליך ייצור השבבים, יש צורך בחומרים נוספים, כגון פוטורזיסט, נוזל ליטוש, חומר מטרה, גז מיוחד וכו', שהם הכרחיים. אריזה אחורית דורשת גם מצעים, חוצצים, מסגרות עופרת, חומרי קשירה וכו' מחומרים שונים. גזים מיוחדים אלקטרוניים הם החומר השני בגודלו בעלויות ייצור מוליכים למחצה לאחר פרוסות סיליקון, ואחריהם מסכות ופוטורזיסטים.

לטוהר הגז יש השפעה מכרעת על ביצועי הרכיבים ותפוקת המוצר, ובטיחות אספקת הגז קשורה לבריאות הצוות ולבטיחות תפעול המפעל. מדוע לטוהר הגז יש השפעה כה גדולה על קו התהליך והצוות? אין זו הגזמה, אלא היא נקבעת על ידי 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 נמוכה מ-5N ונפח ייצור ומכירות גדול. ניתן לחלק אותו לגז הפרדת אוויר וגז סינתטי 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,הידרוכלוריד, CF4,NH3, POCL3, SIH2CL2, SIHCL3,NH3, BCL3, SIF4, CLF3, CO, C2F6, N2O, F2, HF, HBR,SF6... וכן הלאה.

סוגי גזים תבלינים

סוגי גזים מיוחדים: קורוזיביים, רעילים, דליקים, תומכי בעירה, אינרטיים וכו'.
גזים מוליכים למחצה נפוצים מסווגים כדלקמן:
(א) קורוזיבי/רעיל:הידרוכלורידBF3, WF6, HBr, SiH2Cl2, NH3, PH3, Cl2BCl3...
(ii) דליק: H2CH4【SiH4、PH3、AsH3、SiH2Cl2、B2H6、CH2F2、CH3F、CO…
(iii) דליקים: O2, Cl2, N2O, NF3…
(ד) אינרטי: N2CF4C2F6C4F8【SF6CO2Ne【Kr,הוּא…

בתהליך ייצור שבבי מוליכים למחצה, כ-50 סוגים שונים של גזים מיוחדים (המכונים גזים מיוחדים) משמשים בתהליכי חמצון, דיפוזיה, שיקוע, איכול, הזרקה, פוטוליוגרפיה ותהליכים אחרים, וסך שלבי התהליך עולה על מאות. לדוגמה, PH3 ו-AsH3 משמשים כמקורות זרחן וארסן בתהליך השתלת יונים, גזים מבוססי F CF4, CHF3, SF6 וגזים הלוגניים CI2, BCI3, HBr משמשים בדרך כלל בתהליך האיכול, SiH4, NH3, N2O בתהליך שכבת השיקוע, F2/Kr/Ne, Kr/Ne בתהליך הפוטוליוגרפיה.

מההיבטים הנ"ל, ניתן להבין שגזי מוליכים למחצה רבים מזיקים לגוף האדם. בפרט, חלק מהגזים, כמו SiH4, הם גזים בעלי התלקחות עצמית. כל עוד הם דולפים, הם יגיבו באלימות עם חמצן באוויר ויתחילו להישרף; ו-AsH3 הוא רעיל ביותר. כל דליפה קלה עלולה לגרום נזק לחייהם של אנשים, ולכן הדרישות לבטיחות תכנון מערכת הבקרה לשימוש בגזים מיוחדים הן גבוהות במיוחד.

מוליכים למחצה דורשים גזים בעלי טוהר גבוה כדי שיהיו בעלי "שלוש מעלות"

טוהר הגז

תכולת האטמוספרה הטומאה בגז מתבטאת בדרך כלל כאחוז מטוהר הגז, כגון 99.9999%. באופן כללי, דרישת הטוהר עבור גזים מיוחדים אלקטרוניים מגיעה ל-5N-6N, והיא מתבטאת גם ביחס הנפחי של תכולת האטמוספרה הטומאה ppm (חלק למיליון), ppb (חלק למיליארד) ו-ppt (חלק לטריליון). תחום המוליכים למחצה האלקטרוניים מאופיין בדרישות הגבוהות ביותר לטוהר ויציבות איכות של גזים מיוחדים, וטוהר הגזים המיוחדים האלקטרוניים בדרך כלל גדול מ-6N.

יוֹבֶשׁ

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

נִקָיוֹן

מספר חלקיקי המזהם בגז, חלקיקים בגודל חלקיקים של מיקרומטר, מבוטא במספר חלקיקים/מ"ק. עבור אוויר דחוס, הוא מבוטא בדרך כלל ב-mg/m3 של שאריות מוצקות בלתי נמנעות, הכוללות את תכולת השמן.