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特种气体相关知识介绍

特种气体是用途有别于一般气体的气体,是一个笼统的概念。它在纯度、品种、性能方面 都是严格按照一定规格进行生产和使用的。

一般认为,特种气体是由电子气体、高纯石油化工气体和标准混合气体所组成。另外,在半导体制造业中,气体还可以分为大宗气体和电子气体,大宗气体是指集中供应且用量较大的气体,如N2、H2、O2、Ar、He 等。电子气体主要是半导体制造的每一个过程中 , 如 高 纯 SiH4 (硅烷)、 PH3 (磷化氢)、 AsH3(砷化氢) 、 B2H6(乙硼烷) 、 N2O (笑气)等,又可称为电子特种气体。

按在集成电路中不同应用途径可分为掺杂用气体 外延用气体 离子注入气 发光二极管用气 刻蚀用气体 化学气相沉积气和平衡气 ,在半导体工业中应用的有110余种单元特种气体 其中常用的有超过30种。

电子特气的品质主要取决于其纯度和净度。一般而言,对电子特气的纯度要求达到了5N-6N(N指纯度百分比中9的个数,例如5.7N表示99.9997%,6N 表示99.9999%)。纯度每提升一个N,以及粒子、金属杂质含量浓度每降低一个数量级,都将带来工艺复杂度和难度的显著提升。器件越精密,其用到的电子特气要求就越高,一旦电子特气的纯度或是净度不达标,轻则使得下游产品质量不过关,重则扩散污染整条产品线,造成产品全部报废。

电子特气纯度提升的影响因素较多,难度较大。电子特气纯度提升的影响因素较多,主要包括三个方面:

1)气体的分离和提纯。

电子特气的分离和提纯方法原理上可分为精馏分离、分子筛吸附分离以及膜分离三大类,在实际提纯分离过程中,为了达到更好的分离效率,往往会利用多种分离方法进行组合,工艺更为复杂。

2)气体杂质检测和监控。

随着电子特气的纯度越来越高,对分析检测方法和仪器提出了更高的要求,检测限从最早的ppm级已经发展到ppt级。目前国外电子气体的分析己经经历了离线分析、在线分析(on-line),原位分析(insitu)等几个阶段。对于高纯度电子气体的分析,国外已开发出系统完整的分析测试方法和现场分析仪器。而由于我国电子特气行业一直重生产而轻检测,因此分析方法和分析仪器同国外厂商相比都比较落后。

3)气体的运输和储存。

高纯电子特气得来不易,在储存和运输过程中要求使用高质量的气体包装储运容器、以及相应的气体输送管线、阀门和接口,确保避免二次污染。而我国加工工艺整体落后以及不符合国际规范,市场主要被国外公司占据。国内电子特气纯度仍有待提升。目前国外电子特气的纯度一般在6个“9”(即99.9999%),而国内多在4—5个“9”之间,少数能达到6个“9”。

电子特种气体的应用

电子特种气体(电子特气)属于高技术、高附加值产品,在半导体和微电子工业中应用广泛。半导体芯片制造中,硅片占比37%,其次就是电子特气,占比13%。

电子特气主要包括氢化物、氟化物、金属有机化合物等等,是超大规模集成电路、平面显示器件、化合物半导体器件、太阳能电池、光纤等电子工业生产不可缺少的重要材料,被广泛应用于集成电路、显示面板生产过程中的薄膜制造、刻蚀、掺杂、气相沉积、扩散等工艺中。

上海松江申中工业气体公司依托先进的科技之源,严格的科学管理态度,以独特的管理理念和经营思路,促进企业的发展。公司主要经营各种常规气体:干冰氧气氮气氩气氦气氢气甲烷、丙烷等瓶装压缩气体和溶解乙炔,液氧、液氮、液氩等深冷液化气体。其中特种气体广泛应用于航天、电子、光纤通讯、机械制造、食品、医疗等众多领域,可为稀有行业及特种行业等高端制造客户提供新选择。

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