V proizvodnem procesu livarn polprevodniških rezin z relativno naprednimi proizvodnimi postopki je potrebnih skoraj 50 različnih vrst plinov. Plini se običajno delijo na pline v razsutem stanju inposebni plini.

Uporaba plinov v mikroelektronski in polprevodniški industriji Uporaba plinov je vedno igrala pomembno vlogo v polprevodniških procesih, zlasti polprevodniški procesi se pogosto uporabljajo v različnih panogah. Od ULSI, TFT-LCD do sodobne mikroelektromehanske (MEMS) industrije se polprevodniški procesi uporabljajo kot postopki izdelave izdelkov, vključno s suhim jedkanjem, oksidacijo, ionsko implantacijo, nanašanjem tankih filmov itd.

Na primer, mnogi vedo, da so čipi narejeni iz peska, vendar če pogledamo celoten postopek izdelave čipov, je potrebnih več materialov, kot so fotorezist, polirna tekočina, ciljni material, poseben plin itd., ki so nepogrešljivi. Za ohišje na koncu so potrebni tudi substrati, vmesniki, ohišja za kable, vezni materiali itd. iz različnih materialov. Elektronski posebni plini so drugi največji material v stroških proizvodnje polprevodnikov, takoj za silicijevimi rezinami, sledijo jim maske in fotorezisti.

Čistost plina ima odločilen vpliv na delovanje komponent in izkoristek izdelka, varnost oskrbe s plinom pa je povezana z zdravjem osebja in varnostjo delovanja tovarne. Zakaj ima čistost plina tako velik vpliv na procesno linijo in osebje? To ni pretiravanje, temveč je odvisno od nevarnih lastnosti samega plina.

Klasifikacija običajnih plinov v polprevodniški industriji

Navadni plin

Navadni plin se imenuje tudi plin v razsutem stanju: nanaša se na industrijski plin z zahtevano čistostjo nižjo od 5N ter veliko količino proizvodnje in prodaje. Glede na različne metode priprave ga lahko razdelimo na plin za ločevanje zraka in sintetični plin. Vodik (H2), dušik (N2), kisik (O2), argon (A2) itd.;

Posebni plin

Posebni plin se nanaša na industrijski plin, ki se uporablja na določenih področjih in ima posebne zahteve glede čistosti, raznolikosti in lastnosti. PredvsemSiH4, PH3, B2H6, A8H3,HClCF4,NH3POCL3, SIH2CL2, SIHCL3NH3, BCL3, SIF4, CLF3, CO, C2F6, N2O, F2, HF, HBR,SF6... in tako naprej.

Vrste specialnih plinov

Vrste posebnih plinov: korozivni, strupeni, vnetljivi, plini, ki podpirajo gorenje, inertni itd.
Pogosto uporabljeni polprevodniški plini so razvrščeni na naslednji način:
(i) Jedko/strupeno:HClBF3, WF6, HBr, SiH2Cl2, NH3, PH3, Cl2BCl3…
(ii) Vnetljivo: H2CH4、SiH4、PH3、AsH3、SiH2Cl2、B2H6、CH2F2、CH3F、CO…
(iii) Vnetljivo: O2, Cl2, N2O, NF3…
(iv) Inertno: N2CF4C2F6C4F8、SF6CO2Ne、KrOn ...

V procesu izdelave polprevodniških čipov se pri oksidaciji, difuziji, nanašanju, jedkanju, vbrizgavanju, fotolitografiji in drugih procesih uporablja približno 50 različnih vrst posebnih plinov (imenovanih posebni plini), skupno število procesnih korakov pa presega stotine. Na primer, PH3 in AsH3 se uporabljata kot vira fosforja in arzena v procesu ionske implantacije, plini na osnovi F CF4, CHF3, SF6 in halogenski plini CI2, BCI3, HBr se običajno uporabljajo v procesu jedkanja, SiH4, NH3, N2O v procesu nanašanja filma, F2/Kr/Ne, Kr/Ne pa v procesu fotolitografije.

Iz zgornjih vidikov lahko razumemo, da so številni polprevodniški plini škodljivi za človeško telo. Zlasti nekateri plini, kot je SiH4, so sami vnetljivi. Dokler puščajo, bodo burno reagirali s kisikom v zraku in začeli goreti; AsH3 pa je zelo strupen. Že najmanjše puščanje lahko ogrozi življenja ljudi, zato so zahteve glede varnosti pri načrtovanju krmilnih sistemov za uporabo posebnih plinov še posebej visoke.

Polprevodniki zahtevajo visoko čiste pline, da imajo "tri stopnje"

Čistost plina

Vsebnost nečistočne atmosfere v plinu se običajno izraža kot odstotek čistosti plina, na primer 99,9999 %. Na splošno zahteva po čistosti za elektronske posebne pline doseže 5N-6N in je izražena tudi z volumskim razmerjem vsebnosti nečistočne atmosfere ppm (delcev na milijon), ppb (delcev na milijardo) in ppt (delcev na bilijon). Področje elektronskih polprevodnikov ima najvišje zahteve glede čistosti in stabilnosti kakovosti posebnih plinov, čistost elektronskih posebnih plinov pa je običajno večja od 6N.

Suhost

Vsebnost sledov vode v plinu ali vlažnost se običajno izraža v rosišču, na primer pri atmosferskem rosišču -70 ℃.

Čistoča

Število onesnaževal v plinu, delcev z velikostjo delcev µm, je izraženo v številu delcev/M3. Pri stisnjenem zraku je običajno izraženo v mg/m3 neizogibnih trdnih ostankov, ki vključujejo vsebnost olja.