理研科普|半导体制造业和这些气体相爱相杀！

随着物联网、可穿戴设备、智能家居、健康护理、安防电子、新能源汽车、智能电网、5G 通信射频等下游产业的进一步兴起，我国半导体行业迎来了快速发展的阶段......

半导体行业的气体概况

我国半导体工业近年来发展迅速，半导体芯片厂使用了太多以往并不曾使用的各种特殊材料气体，而且其用量有强劲的上升趋势。特殊材料气体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、腐蚀性等，特别是其毒性一般都是非常强的。

在目前工艺技术较为先进的半导体晶圆代工厂的制造过程中，全部工艺步骤超过450道，其中大约要使用50种不同种类的气体。

一般把气体分为大宗气体和特种气体两种

大宗气体

大宗气体一般是指集中供应且用量较大的气体，涵盖制程用气如PO2,PAr,PH2,PHe ，以及非制程用气如CDA,IA,GN2等。

特种气体

特种气体主要有各种掺杂用气体、外延用气体、离子注入用气体、刻蚀用气体以及其他广为各种制程设备所使用的惰性气体等。

如扩散工艺中作为工艺腔清洁所用的ClF 3，干层刻蚀时常用的CF4,CHF3 与SF6等，以及离子注入法作为n型硅片离子注入磷源、砷源的PH 3和AsH3等。

特种气体是光电子、微电子等领域，特别是超大规模集成电路、液晶显示器件、非晶硅薄膜太阳能电池、半导体发光器件和半导体材料制造过程不可缺少的基硅性支撑源材料。它的纯度和洁净度直接影响到光电子、微电子元器件的质量、集成度、特定技术指标和成品率，并从根本上制约着电路和器件的精确性和准确性

半导体特种气体的分类

根据所使用的不同特种气体，大致可以分为五大类：

一、易燃性气体

自燃、易燃、可燃气体等都定义为这类气体。

如常温下的SiH4气体只要与空气接触就会燃烧，当环境温度达到一定情况下，PH3与B2H6等气体也会产生自燃。

可燃易燃气体都有一定的着火燃烧爆炸范围，即上限、下限值。此范围越大的气体引起爆炸燃烧危险性就越高，如B2H6的爆炸上限为98%，爆炸下限为0.9%。属于易燃气体有H2、NH3、PH，、DCS、CIF3等等。

二、毒性气体

半导体制造行业中使用的气体很多都是对人体有害、有毒的。其中又以AsH3、B2H6、PH3等气体的毒性最大。这些气体在工作环境中的允许浓度极微，因此在贮存、输送以及使用的过程中都要求特别的小心。

一般都应该采取特定的技术措施来控制使用这些气体。NO、C4F6等都属于毒性气体。

三、腐蚀性气体

半导体制造业的腐蚀性气体通常同时也兼有较强的毒性。腐蚀性气体在干燥状态下一般不易侵蚀金属，但在遇到水的环境下就显示很强的腐蚀性，如HCI、HF、CIF3等。

四、惰性气体

惰性气体本身一般不会直接对人体产生伤害，在气体传输过程中，相对于安全上的要求不如以上其他气体严格。但惰性气体具有窒息特性，在密闭空间若发生泄漏会使人窒息而造成工伤事故。属于这类的气体有C2F6、CF4等。

这些气体具有多种用途，有些会蚀刻电子零件，而另一些会在上面沉积材料。氮气用于吹扫手套箱或半导体室，以确保环境的纯度。由于氮气比空气重，它将把空气推出环境，从而形成缺氧状态。这对半导体制造是有益的，因为它可以确保环境无菌并防止某些材料与氧气相互作用。

五、氧化性气体

顾名思义，这类气体具有较强的氧化性，一般同时具有其它特性，如毒性或腐蚀性等。属于这类的气体有CIF3、NF3等。

以上气体都是半导体制造行业在生产过程中要用到的气体，

理研计器-气体检测行业专家

作为半导体制造工厂气体的使用者，每一位工作人员都应该在使用前对各种危险气体的安全数据加以了解，并且应该知道如何应对这些气体外泄时的紧急处理程序。

为了防止这些气体在正常状况下之微量泄漏或在特殊紧急状况下的大量泄漏而造成难以弥补的生命财产的损失，必须针对这些危险性气体，在使用、储存时，采取适当的安全对策加以监控，例如装设有害气体泄漏检测系统，就可以将灾害程度降至最低。

气体检测仪在现今半导体工业已成为必备的环境监控仪器，也是最为直接的监测工具。

理研计器一直关注半导体制造行业的安全发展，以为人们营造安全的工作环境为使命，潜心开发适用于半导体行业的气体传感器，针对用户遇到的各种问题，提供合理的解决方案，不断升级产品功能，优化系统。

结语

半导体制造业被美国Factory Mutual System(FMS)列为”极高风险”的行业。主要是因为它在制程中要使用到极高毒性，腐蚀性及易燃性气体，气体检测系统一直是半导体芯片厂厂务各系统中最重要环节之一，设计上的优劣会直接影响到整个厂的安全，同时作为使用仪器的工厂安全人员也应该具备气体检测的安全意识。

理研计器拥有600多种气体传感器和100多种气体探测器，未来，我们仍将不断开发新产品、研发各项新功能，使得气体检测仪在应用上更先进、更适合日新月异的市场环境，致力于为用户提供一个最可靠、最准确、最安全的气体检测方案。

选择气体检测仪，不能马虎大意，理研计器80多年气体检测行业经验，一直关注各个行业的气体安全状况，极力解决用户遇到的各种问题，针对不同环境下的气体检测，为用户选配适合原理的检测仪，用成熟的工艺完善气体检测系统。