精密氣體輸送是半導(dǎo)體制造的核心。不同特性的氣體(腐蝕性、反應(yīng)性或者惰性)以不同流速輸送至工藝室,從而實現(xiàn)邏輯芯片和存儲器芯片的某些關(guān)鍵工藝。這些氣體統(tǒng)稱電特氣(ESG),不僅需要精確的數(shù)量和良好的重復(fù)性輸送,而且還需要嚴(yán)格的純度水平。
隨著半導(dǎo)體技術(shù)向5nm以下技術(shù)節(jié)點過渡,對工藝氣體純度、可重復(fù)性和無污染氣體輸送系統(tǒng)的要求變得至關(guān)重要。所以,必須重視這些氣體與用于氣體輸送系統(tǒng)材料的兼容性。

目前,用于半導(dǎo)體制造的氣體種類已經(jīng)超過100種,主要用于干法蝕刻(電介質(zhì)、導(dǎo)體和多晶硅蝕刻)、化學(xué)氣相沉積(電介質(zhì)和金屬沉積)、擴(kuò)散和離子注入。長江證券資深分析師趙炯在研報中寫道:半導(dǎo)體特氣巨頭的核心優(yōu)勢在于標(biāo)準(zhǔn)輸出,而非產(chǎn)品制造能力。SEMI標(biāo)準(zhǔn)在SEMI AUX030文件中維護(hù)了半導(dǎo)體制造中使用的所有氣體的綜合數(shù)據(jù)庫,其中包括特定的氣體代碼、化學(xué)式、化學(xué)名稱和氣體名稱。無論一個工廠在世界上哪個位置,都可以幫助企業(yè)按照數(shù)據(jù)庫規(guī)格執(zhí)行這些氣體的標(biāo)準(zhǔn)化管理。此外,當(dāng)涉及到化學(xué)式相同但化學(xué)性質(zhì)或反應(yīng)化學(xué)性質(zhì)不同的同分異構(gòu)體時,這些標(biāo)準(zhǔn)有助于避免混淆。
表1:半導(dǎo)體制造常用的特殊氣體
特種氣體中的雜質(zhì)會導(dǎo)致半導(dǎo)體芯片制造的嚴(yán)重缺陷,從而降低芯片產(chǎn)量。所以必須在特氣制造階段、交付階段(氣瓶等交付工具)、氣體輸送系統(tǒng)(材料兼容性)和工藝室(化學(xué)、等離子體)的相互作用中消除雜質(zhì)的產(chǎn)生。所以需要全面的分析和系統(tǒng)級的污染控制方法來確保純度。分析技術(shù)的適用性基于易用性、可靠性、維護(hù)性、精密度、靈敏度和可用性。SEMI的氣體技術(shù)委員會每五年審查一次氣體純度和分析技術(shù)適用性的規(guī)范,確保匹配半導(dǎo)體技術(shù)先進(jìn)工藝節(jié)點日益嚴(yán)格的要求。
隨著工藝節(jié)點的不斷縮小和芯片制造技術(shù)的日益復(fù)雜,對電子特氣的需求急劇增加。輸送這些特殊氣體而又不污染工藝室的需求變得至關(guān)重要。氣體輸送的許多方面都會影響氣體純度,從而影響晶圓制造過程中的化學(xué)反應(yīng)。由氣體輸送引起的污染會在芯片上造成嚴(yán)重缺陷,從而影響芯片良率和產(chǎn)能。