理研科普|半導體制造業和這些氣體相愛相殺！
發布時間：2022-06-10
隨著物聯網、可穿戴設備、智能家居、健康護理、安防電子、新能源汽車、智能電網、5G 通信射頻等下游產業的進一步興起，我國半導體行業迎來了快速發展的階段......
半導體行業的氣體概況
我國半導體工業近年來發展迅速，半導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。
在目前工藝技術較為先進的半導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、微電子等領域，特別是超大規模集成電路、液晶顯示器件、非晶硅薄膜太陽能電池、半導體發光器件和半導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、微電子元器件的質量、集成度、特定技術指標和成品率，并從根本上制約著電路和器件的精確性和準確性
半導體特種氣體的分類
根據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，當環境溫度達到一定情況下，PH3與B2H6等氣體也會產生自燃。
可燃易燃氣體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%。屬于易燃氣體有H2、NH3、PH，、DCS、CIF3等等。
二、毒性氣體
半導體制造行業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。
一般都應該采取特定的技術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
半導體制造業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下一般不易侵蝕金屬，但在遇到水的環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格。但惰性氣體具有窒息特性，在密閉空間若發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體室，以確保環境的純度。由于氮氣比空氣重，它將把空氣推出環境，從而形成缺氧狀態。這對半導體制造是有益的，因為它可以確保環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。
以上氣體都是半導體制造行業在生產過程中要用到的氣體，
理研計器-氣體檢測行業專家
作為半導體制造工廠氣體的使用者，每一位工作人員都應該在使用前對各種危險氣體的安全數據加以了解，并且應該知道如何應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的損失，必須針對這些危險性氣體，在使用、儲存時，采取適當的安全對策加以監控，例如裝設有害氣體泄漏檢測系統，就可以將災害程度降至最低。
氣體檢測儀在現今半導體工業已成為必備的環境監控儀器，也是最為直接的監測工具。
理研計器一直關注半導體制造行業的安全發展，以為人們營造安全的工作環境為使命，潛心開發適用于半導體行業的氣體傳感器，針對用戶遇到的各種問題，提供合理的解決方案，不斷升級產品功能，優化系統。
結語
半導體制造業被美國Factory Mutual System(FMS)列為”極高風險”的行業。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，氣體檢測系統一直是半導體芯片廠廠務各系統中最重要環節之一，設計上的優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，我們仍將不斷開發新產品、研發各項新功能，使得氣體檢測儀在應用上更先進、更適合日新月異的市場環境，致力于為用戶提供一個最可靠、最準確、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多年氣體檢測行業經驗，一直關注各個行業的氣體安全狀況，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。