半導(dǎo)體特種氣體指在半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)中使用量少，但不可或缺的特殊氣體。例如“化學(xué)氣相沉淀(CVD)” 工藝，通過(guò)氣體混合，在硅片表面沉積一層固體膜，為向反應(yīng)系統(tǒng)提供所需能量，當(dāng)中常用的特種氣體就有高純氮、硅烷等；又如，高純四氟化碳、高純六氟乙烷等氟基氣體，是刻蝕工藝中所采用的主要介質(zhì)；四氟化碳用于等離子刻蝕氣體。
半導(dǎo)體特氣概述
目前，應(yīng)用于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的特種氣體有110余種，常用的有20-30種，在原材料需求占比中高達(dá)14%，僅次于大硅片。
特種氣體被稱為半導(dǎo)體材料的“糧食”，芯片制造中的硅片制備、硅片制造、硅片測(cè)試/揀選、裝配與封測(cè)、最終測(cè)試五個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，彼此獨(dú)立，但都缺不了特種氣體的參與。在任意環(huán)節(jié)中，特種氣體的污染都會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體芯片的缺陷。
圖1 半導(dǎo)體特氣主要污染物
半導(dǎo)體特氣純化
事實(shí)上，特種氣體在純度、組成、有害雜質(zhì)最高含量、產(chǎn)品包裝貯存等方面均有極其嚴(yán)格的要求，屬于高技術(shù)、高附加值產(chǎn)品。無(wú)論在特氣制備、包裝運(yùn)輸還是在IC制程使用中，都要始終保持其潔凈度。國(guó)標(biāo)文件中對(duì)出廠的半導(dǎo)體氣體的顆粒純凈度要求是99.99%，而實(shí)際上IC制程制程工藝中對(duì)氣體純度的要求遠(yuǎn)高于這個(gè)數(shù)字，最先進(jìn)的工藝環(huán)節(jié)已經(jīng)要求到99.999999%。
圖2.各類半導(dǎo)體特氣主要特點(diǎn)
因此，保持半導(dǎo)體特氣的純凈，是半導(dǎo)體上下游廠家都非常關(guān)注的課題。特氣供應(yīng)商在制備特氣裝瓶前，下游企業(yè)在氣體接收和儲(chǔ)存時(shí)的過(guò)程中，以及半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)工序中特氣應(yīng)用點(diǎn)，這三個(gè)關(guān)鍵位置的純化工藝需要嚴(yán)格按照工藝要求把控。以高純度硅烷的制備工藝舉例，罐裝前要經(jīng)過(guò)多次精餾及過(guò)濾，純度高達(dá)99.99%以上，才能達(dá)到客戶驗(yàn)收要求。
圖3.高純度硅烷的制備工藝
半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)工序中特氣應(yīng)用點(diǎn)是最后也是最重要的環(huán)節(jié)，投入到應(yīng)用點(diǎn)的特氣純凈度，直接影響到芯片的完整性。事實(shí)上，該環(huán)節(jié)的過(guò)濾工藝目標(biāo)是達(dá)到純度基線，并在預(yù)防性維護(hù)周期中得以保持。
圖4.純化工藝與特氣污染物級(jí)別對(duì)比圖
由于半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)設(shè)備更小，單位面積內(nèi)晶體管數(shù)量不斷增加，對(duì)污染物更加敏感。匹配的純化工藝也在向更高效、更精準(zhǔn)的方向發(fā)展。
圖5.半導(dǎo)體特氣應(yīng)用點(diǎn)純化工藝示意圖
大立特氣過(guò)濾解決方案
大立深耕過(guò)濾行業(yè)25年，豐富的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，讓我們擁有更優(yōu)異的半導(dǎo)體特氣過(guò)濾解決方案。
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#DL251金屬過(guò)濾器，內(nèi)置高性能PTFE濾膜過(guò)濾精度可達(dá)3nm。電子級(jí)金屬外殼內(nèi)表面采用電解拋光，Ra小于0.1μm，內(nèi)壁表面平滑潔凈，耐腐蝕，防泄露，結(jié)構(gòu)緊湊，更換操作簡(jiǎn)易，在過(guò)濾有毒氣體及腐蝕性氣體工藝中表現(xiàn)優(yōu)異。
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#DL261過(guò)濾器外殼及支撐材料均采用高純PP，通過(guò)熱熔技術(shù)焊接，不使用任何膠黏劑，確保低析出，同時(shí)也提供了更好的耐壓性能，PTFE絕對(duì)濾膜保證了超高的攔截效率，精度可達(dá)3nm，實(shí)現(xiàn)管道氣體的精密過(guò)濾。同時(shí)骨架采用低析出的PP材質(zhì)保證了氣體過(guò)濾的安全性。
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