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理研科普|半導(dǎo)體制造業(yè)和這些氣體相愛相殺！
發(fā)布時間：2022-06-10
隨著物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備、智能家居、健康護理、安防電子、新能源汽車、智能電網(wǎng)、5G 通信射頻等下游產(chǎn)業(yè)的進一步興起，我國半導(dǎo)體行業(yè)迎來了快速發(fā)展的階段......
半導(dǎo)體行業(yè)的氣體概況
我國半導(dǎo)體工業(yè)近年來發(fā)展迅速，半導(dǎo)體芯片廠使用了太多以往并不曾使用的各種特殊材料氣體，而且其用量有強勁的上升趨勢。特殊材料氣體所具有的危害性是非常多的，包括毒性、自燃性、助燃性、自行分解性、窒息性、腐蝕性等，特別是其毒性一般都是非常強的。
在目前工藝技術(shù)較為先進的半導(dǎo)體晶圓代工廠的制造過程中，全部工藝步驟超過450道，其中大約要使用50種不同種類的氣體。
一般把氣體分為大宗氣體和特種氣體兩種
大宗氣體
大宗氣體一般是指集中供應(yīng)且用量較大的氣體，涵蓋制程用氣如PO2,PAr,PH2,PHe ，以及非制程用氣如CDA,IA,GN2等。
特種氣體
特種氣體主要有各種摻雜用氣體、外延用氣體、離子注入用氣體、刻蝕用氣體以及其他廣為各種制程設(shè)備所使用的惰性氣體等。
如擴散工藝中作為工藝腔清潔所用的ClF 3，干層刻蝕時常用的CF4,CHF3 與SF6等，以及離子注入法作為n型硅片離子注入磷源、砷源的PH 3和AsH3等。
特種氣體是光電子、微電子等領(lǐng)域，特別是超大規(guī)模集成電路、液晶顯示器件、非晶硅薄膜太陽能電池、半導(dǎo)體發(fā)光器件和半導(dǎo)體材料制造過程不可缺少的基硅性支撐源材料。它的純度和潔凈度直接影響到光電子、微電子元器件的質(zhì)量、集成度、特定技術(shù)指標(biāo)和成品率，并從根本上制約著電路和器件的精確性和準(zhǔn)確性
半導(dǎo)體特種氣體的分類
根據(jù)所使用的不同特種氣體，大致可以分為五大類：
一、易燃性氣體
自燃、易燃、可燃氣體等都定義為這類氣體。
如常溫下的SiH4氣體只要與空氣接觸就會燃燒，當(dāng)環(huán)境溫度達到一定情況下，PH3與B2H6等氣體也會產(chǎn)生自燃。
可燃易燃?xì)怏w都有一定的著火燃燒爆炸范圍，即上限、下限值。此范圍越大的氣體引起爆炸燃燒危險性就越高，如B2H6的爆炸上限為98%，爆炸下限為0.9%。屬于易燃?xì)怏w有H2、NH3、PH，、DCS、CIF3等等。
二、毒性氣體
半導(dǎo)體制造行業(yè)中使用的氣體很多都是對人體有害、有毒的。其中又以AsH3、B2H6、PH3等氣體的毒性最大。這些氣體在工作環(huán)境中的允許濃度極微，因此在貯存、輸送以及使用的過程中都要求特別的小心。
一般都應(yīng)該采取特定的技術(shù)措施來控制使用這些氣體。NO、C4F6等都屬于毒性氣體。
三、腐蝕性氣體
半導(dǎo)體制造業(yè)的腐蝕性氣體通常同時也兼有較強的毒性。腐蝕性氣體在干燥狀態(tài)下一般不易侵蝕金屬，但在遇到水的環(huán)境下就顯示很強的腐蝕性，如HCI、HF、CIF3等。
四、惰性氣體
惰性氣體本身一般不會直接對人體產(chǎn)生傷害，在氣體傳輸過程中，相對于安全上的要求不如以上其他氣體嚴(yán)格。但惰性氣體具有窒息特性，在密閉空間若發(fā)生泄漏會使人窒息而造成工傷事故。屬于這類的氣體有C2F6、CF4等。
這些氣體具有多種用途，有些會蝕刻電子零件，而另一些會在上面沉積材料。氮氣用于吹掃手套箱或半導(dǎo)體室，以確保環(huán)境的純度。由于氮氣比空氣重，它將把空氣推出環(huán)境，從而形成缺氧狀態(tài)。這對半導(dǎo)體制造是有益的，因為它可以確保環(huán)境無菌并防止某些材料與氧氣相互作用。
五、氧化性氣體
顧名思義，這類氣體具有較強的氧化性，一般同時具有其它特性，如毒性或腐蝕性等。屬于這類的氣體有CIF3、NF3等。
以上氣體都是半導(dǎo)體制造行業(yè)在生產(chǎn)過程中要用到的氣體，
理研計器-氣體檢測行業(yè)專家
作為半導(dǎo)體制造工廠氣體的使用者，每一位工作人員都應(yīng)該在使用前對各種危險氣體的安全數(shù)據(jù)加以了解，并且應(yīng)該知道如何應(yīng)對這些氣體外泄時的緊急處理程序。
為了防止這些氣體在正常狀況下之微量泄漏或在特殊緊急狀況下的大量泄漏而造成難以彌補的生命財產(chǎn)的損失，必須針對這些危險性氣體，在使用、儲存時，采取適當(dāng)?shù)陌踩珜Σ呒右员O(jiān)控，例如裝設(shè)有害氣體泄漏檢測系統(tǒng)，就可以將災(zāi)害程度降至最低。
氣體檢測儀在現(xiàn)今半導(dǎo)體工業(yè)已成為必備的環(huán)境監(jiān)控儀器，也是最為直接的監(jiān)測工具。
理研計器一直關(guān)注半導(dǎo)體制造行業(yè)的安全發(fā)展，以為人們營造安全的工作環(huán)境為使命，潛心開發(fā)適用于半導(dǎo)體行業(yè)的氣體傳感器，針對用戶遇到的各種問題，提供合理的解決方案，不斷升級產(chǎn)品功能，優(yōu)化系統(tǒng)。
結(jié)語
半導(dǎo)體制造業(yè)被美國Factory Mutual System(FMS)列為”極高風(fēng)險”的行業(yè)。主要是因為它在制程中要使用到極高毒性，腐蝕性及易燃性氣體，氣體檢測系統(tǒng)一直是半導(dǎo)體芯片廠廠務(wù)各系統(tǒng)中最重要環(huán)節(jié)之一，設(shè)計上的優(yōu)劣會直接影響到整個廠的安全，同時作為使用儀器的工廠安全人員也應(yīng)該具備氣體檢測的安全意識。
理研計器擁有600多種氣體傳感器和100多種氣體探測器，未來，我們?nèi)詫⒉粩嚅_發(fā)新產(chǎn)品、研發(fā)各項新功能，使得氣體檢測儀在應(yīng)用上更先進、更適合日新月異的市場環(huán)境，致力于為用戶提供一個最可靠、最準(zhǔn)確、最安全的氣體檢測方案。
選擇氣體檢測儀，不能馬虎大意，理研計器80多年氣體檢測行業(yè)經(jīng)驗，一直關(guān)注各個行業(yè)的氣體安全狀況，極力解決用戶遇到的各種問題，針對不同環(huán)境下的氣體檢測，為用戶選配適合原理的檢測儀，用成熟的工藝完善氣體檢測系統(tǒng)。