我们一直在中国经营一家专门生产工业气体的工厂。从我的角度来看，我见证了技术令人难以置信的发展，所有这些都是由大多数人从未见过的东西提供动力：超高纯度气体。手机、电脑和汽车中的微小微芯片是现代工程的奇迹，但如果没有精确、完美的特种气体供应，它们的创造是不可能的。

您了解质量和可靠供应链的重要性，但您可能想知道 为什么 半导体气体的标准非常高。为什么运输的氩气需要达到 99.9999% 的纯度？本指南将拉开半导体制造世界的帷幕。我们将探讨所使用的特定气体、它们的作用以及为什么它们的纯度是最关键的因素。最后，您将对您采购的产品有更清晰的了解，并能够更好地向客户传达其价值。

为什么特种气体对于半导体制造如此重要？

想象一下，建造一座摩天大楼，一粒错放的沙子可能会导致整个结构倒塌。这就是所需的精度水平 半导体制造 行业。这个行业的“构件”不是砖块和砂浆，而是原子，而“工具”通常是高度专业化的气体。整个 制造 的一个 集成电路 发生在微观尺度上，通常只有几个原子厚的材料层被沉积到或蚀刻掉 硅片.

这些 半导体工艺 非常敏感。任何不需要的颗粒或化学物质 杂质 会破坏微芯片的精致架构，使其变得无用。这是哪里 使用气体。它们创造超洁净的环境，为新层提供原材料，并充当化学“手术刀”，开辟复杂的电力路径。这 半导体制造工艺 是一个复杂的舞蹈 化学反应，气体是领舞。如果没有持续、可靠且极其纯净的这些气体的供应，现代电子产品就不可能存在。

这 半导体制造中使用的气体 不是您的标准工业产品。它们的设计旨在满足难以理解的纯度水平，通常以十亿分之一甚至万亿分之一来衡量。这是因为性能 半导体器件 与其原子结构的完善直接相关。氧气或水蒸气的活性分子，应该是惰性的 气体 会导致氧化，改变 电气特性 电路并导致缺陷。这就是为什么 特种气体行业 对于技术世界来说至关重要。

半导体制造中使用的气体主要有哪些类别？

当我们谈论 半导体制造中的气体，它们通常根据其功能分为几个关键类别。了解这些群体有助于明确每个群体的角色 气体 在综合体中玩耍 生产流程。它不仅仅是一种或两种气体；它是一种气体。现代的 半导体工厂 需要30多种不同的 气体和混合物发挥作用。

首先是 大宗气体。这些是整个设施中大量使用的主力。将它们视为晶圆厂的基本氛围。最常见的是：

• 氮气 (N2)： 用于净化室和设备以去除污染物并创造惰性环境。
• 氧气（O2）： 用于生长高质量的二氧化硅 (SiO2) 层，充当绝缘体。
• 氢气 (H2)： 用于清洁表面和特定用途 沉积 流程。
• 氩气（Ar）： 一个 惰性气体 用于为溅射等工艺创造稳定的环境。

接下来是 特种气体，也称为 电子特种气体。这些是高度具体的、经常 反应性的 或执行蚀刻和沉积关键任务的危险气体。它们的使用量较小，但成本较高，并且需要极其小心的处理。这些可以进一步分为以下几组：

• 沉积气体： 这些气体，如硅烷 (SiH₄)，是用于构建芯片各层的材料的来源。它们分解并沉积 薄膜 的材料到 硅片.
• 蚀刻剂气体： 这些都是 反应气体 用于选择性地去除材料。例子包括氟化合物，如四氟化碳 (CF4) 和 氯化氢 （盐酸）。它们用于 蚀刻工艺 雕刻电路图案。
• 掺杂气体： 这些气体被用来“掺杂” 硅，这意味着有意引入特定的 杂质 （一个 掺杂剂）来改变它的 电气特性。这是创建晶体管的基础。常见的 掺杂气体 包括砷化氢 (AsH₃) 和磷化氢 (PH₃)。

氮气如何成为半导体工厂的主力？

如果你要走过一个 半导体制造 设施，最普遍的 气体 你会遇到的是 氮。虽然它并不总是参与主要的 化学反应 芯片的制造者，其作用对于为这些反应的成功创造条件绝对至关重要。 使用氮气 主要是因为它的惰性；它不易与其他元素发生反应，使其成为完美的“填充物” 气体.

主要用途为 氮 正在净化并创造惰性气氛。在任何敏感之前 半导体工艺 开始之前，腔室必须完全不含氧气、水蒸气和灰尘等污染物。高纯度 氮 被冲过腔室以推出这些不需要的元素。这可以防止意外氧化或其他可能破坏产品的反应 晶圆。同样的原理也适用于携带的工具和运输盒（称为 FOUP） 硅片 不同阶段之间 制造过程.

此外， 氮 起着至关重要的作用 光刻法，将电路设计印刷到晶圆上的过程。现代深紫外线（DUV） 光刻，镜头与镜头之间的距离 晶圆 充满超纯 氮 （或者 氩气）使短波长光能够通过而不被空气吸收。如果没有这种惰性环境，这个过程就不可能进行。根据我向晶圆厂供货的经验，对连续、大批量、高纯度的需求 氮 供应是没有商量余地的。

氩气在创造完美环境方面发挥什么作用？

像氮气一样， 氩气 是一个贵族 气体，这意味着它是化学的 惰性的。然而， 使用氩气 对于特定应用，其较重的原子量具有优势。这些应用中最重要的之一是溅射沉积或溅射。这是物理蒸气 沉积过程 用于铺设金属薄膜，形成布线 集成电路.

在溅射中，在充满液体的真空室中施加高电压 氩气。这会产生带正电的等离子体 氩气 离子。这些离子被加速并撞击由我们想要沉积的金属（如铜或铝）制成的“目标”。碰撞的力量将金属原子从目标上击落，然后金属原子飞过腔室并覆盖 硅片 形成薄而均匀的层。 氩气 非常适合这种情况，因为它足够重，可以有效地驱逐目标原子，但化学惰性足够大，不会与它所帮助形成的金属薄膜发生反应。它提供了完美的 金属溅射沉积环境.

另一个关键用途是 氩气 是在等离子蚀刻中。在这个 蚀刻工艺, 氩气 经常与一个混合 反应性的 蚀刻剂 气体。这 氩气 有助于稳定等离子体并物理轰击表面，协助化学蚀刻并在材料中产生更精确的垂直切割。可靠的供应 氩气钢瓶 对于任何进行金属化或先进蚀刻的设施来说都是至关重要的。

您能解释一下氢气如何用于沉积和清洁吗？

虽然氮气和氩气因其不活泼而受到重视， 氢 因高度重视而受到重视 反应性的，但是以一种非常干净和受控的方式。 使用氢气 广泛地在 半导体制造 用于清洁表面和特定类型的 沉积 称为外延生长。它的原子尺寸小，使其能够以其他气体无法做到的方式渗透并发生反应。

在新层可以生长之前 晶圆，表面必须完全清洁，达到原子水平。 氢气 用于称为“氢烘烤”的高温过程中，以去除在 硅 表面。这 氢 与氧气发生反应，形成水蒸气 (H2O)，然后将其从腔室中抽出，留下原始的水蒸气 硅 表面准备好进行下一步。

氢 也是一个关键组成部分 外延 生长（或“epi”），生长单晶层的过程 硅 在上面 硅片。这种新层具有完美的晶体结构和精确控制 掺杂剂 水平。 氢 作为载体 气体 为 硅 来源 气体 （如硅烷或三氯硅烷）。它还通过清除任何杂散氧原子来确保清洁的生长环境。该外延层的质量对于高端处理器的性能至关重要，使得外延层的纯度 氢气瓶 供应绝对至关重要。

什么是蚀刻剂气体以及它们如何雕刻微观电路？

如果沉积是关于构建层，那么蚀刻就是有选择地将它们雕刻掉以创建电路图案。将其视为微观雕刻。使用定义模式后 光刻法, 蚀刻剂 气体用于提供 从未受保护的区域去除材料的化学方法 晶圆。这是最复杂和最关键的步骤之一 芯片制造.

这 蚀刻中使用的气体 过程中的化合物通常是氟、氯或溴基化合物。的选择 气体 取决于被蚀刻的材料。

• 氟基气体 （例如 CF₄、SF₆、NF₃）非常适合蚀刻 硅 和二氧化硅。
• 氯基气体 （例如 Cl2、BCl3、HCl）通常用于蚀刻铝等金属。

这些 反应气体 被引入等离子体室。等离子体打破了 气体 分子分裂成高度 反应性的 离子和自由基。然后这些自由基与表面发生反应 晶圆，形成一种新的挥发性化合物，可以很容易地抽走，从而“蚀刻”材料。所需的精度是巨大的；目标是 蚀刻 直接向下（各向异性），而不底切图案层。现代的 半导体工厂 使用复合体 气体混合物 并仔细控制等离子体条件以实现这一目标。

什么是化学气相沉积 (CVD) 以及涉及哪些气体？

化学气相沉积 (CVD) 是基石 沉积过程 在 半导体制造。它是用于制造各种绝缘和导电薄膜的主要方法，这些薄膜构成了 半导体器件。基本思想是流 气体 （或气体混合物）在加热的 晶圆。热量会导致 气体 在晶圆表面发生反应或分解，留下所需材料的固体薄膜。

这些反应中的每一个都需要极其稳定的条件和极其 高纯气体。例如，当使用硅烷沉积多晶硅层时，任何氧 杂质 在 气体 相反，流会导致二氧化硅形成，从而破坏该层的导电性能。这就是为什么我们作为供应商如此重视 纯化 以及对这些的分析 沉积气体。整个图书馆的 散装高纯度特种气体 我们提供的产品旨在满足这些严格的要求。

为什么超高纯度是半导体气体最重要的因素？

我不能夸大这一点： 半导体产业, 纯度 就是一切。期限 高纯度 并不意味着 99% 甚至 99.9%。为了 半导体气体，我们正在谈论 超高纯度 (UHP)，通常为 99.999%（通常称为“五个九”）或更高。对于一些关键的 工艺气体，要求可以是 99.9999%（“六个九”）甚至更高。原因很简单：污染物会降低性能。

现代微芯片上的特征以纳米（十亿分之一米）为单位进行测量。在这种规模下，单个外来粒子或不需要的分子就像高速公路中间的一块巨石。一个 杂质 能：

• 改变电气特性： 杂散钠离子会改变晶体管的阈值电压，导致其在错误的时间打开或关闭。
• 创建结构缺陷： 氧分子可以在外延生长过程中破坏完美的晶格，产生阻碍电子流动的“位错”。
• 造成短路的原因： 金属颗粒可以桥接两条相邻的导线，形成完全短路。
• 降低产量： 污染物越多，每个芯片上缺陷芯片的数量就越高。 晶圆，直接影响盈利能力。

这就是为什么作为制造商，我们最大的投资是纯化和分析设备。每一批 气必须 经过测试以确保其符合客户要求的十亿分率 (ppb) 或万亿分率 (ppt) 规格。这 高纯气体需求 是驱动整个 特种气体市场 用于电子产品。

如何保证高纯气体的质量和可靠供应？

对于马克这样的采购官员来说，这是最重要的问题。如果价格再高也毫无意义 气体 质量不一致或发货延迟。我听说过恐怖故事：供应商提供欺诈性的分析证书，或者一批 特种气体 被滞留在海关数周，导致生产线停顿。解决这些痛点是我们经营理念的核心。

确保质量从 纯化 过程。我们使用低温蒸馏和专用吸附材料等先进系统来去除微量杂质。但这个过程并没有结束。最关键的一步是验证。我们使用气相色谱-质谱仪 (GC-MS) 等最先进的分析仪器在发货前对每个钢瓶进行测试。我们为客户提供每批次详细且真实的分析证书（COA），保证 气体纯度.

A 可靠的供应 链是等式的另一半。这涉及：

• 坚固的气缸准备工作： 气缸用于 超高纯气体 经过特殊的清洁和钝化过程，以确保容器本身不会污染 气体.
• 智能物流： 我们与经验丰富的物流合作伙伴合作，他们了解国际运输高压材料（有时是危险材料）的规定。我们提供所有必要的文件以确保顺利清关。
• 清晰的沟通： 我们的销售和支持团队接受过培训，可以定期提供更新。您将始终了解订单的状态，从生产到最终交货。我们知道，可预测的 高纯气体供应 对于我们的客户管理自己的生产计划至关重要。我们甚至还提供各种 气体混合物 满足特定工艺需求的选项。

半导体行业气体的未来前景如何？

这 半导体产业 永远不会停滞不前。正如摩尔定律所预测的那样，芯片制造商不断致力于创造更小、更快、更强大的设备。这种不懈的创新直接影响着 气体和混合物 用于他们的制造。当我们移动到 下一代半导体 随着技术的进步，特征尺寸缩小到只有几纳米，对气体纯度的要求将变得更加极端。

我们看到了新材料的发展趋势 硅，例如氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC），需要新的和不同的 工艺气体 用于蚀刻和沉积。还有向更复杂的 3D 架构发展的趋势，例如 FinFET 和环栅 (GAA) 晶体管，这些架构要求更高的精度 沉积 和 蚀刻 步骤。这意味着 特种气体 工业界必须不断创新，开发新分子并达到更高水平 纯化.

从我作为供应商的角度来看，未来是合作伙伴关系。仅仅出售一缸已经不够了 气体。我们必须与我们的客户密切合作 电子制造 部门了解他们未来的技术路线图。这使我们能够预测新的需求 高纯气体 并投资于生产和分析能力来供应它们。那些看不见的英​​雄 半导体 世界——气体——将继续走在技术进步的最前沿。

要点

当您为要求严格的半导体市场采购工业气体时，请记住以下最重要的事情：

• 纯度至关重要： 最关键的一个因素是 超高纯度。污染物，即使是十亿分之一的水平，也可能导致灾难性的设备故障并降低产量。
• 气体有特定的作用： 气体不可互换。它们是高度专业化的工具，用于不同的过程，例如创建惰性气氛（氮气、氩气）、建筑层（沉积气体 像硅烷）和雕刻电路（蚀刻剂气体 如 CF₄）。
• 供应链至关重要： 可靠的供应商所做的不仅仅是销售产品。他们通过严格的测试确保质量，提供真实的认证，管理复杂的物流，并保持清晰的沟通，以防止代价高昂的生产延误。
• 技术知识增加价值： 理解 为什么 某个 气体 被使用并且 为什么 它的纯度至关重要，可以让您成为自己客户更有效的合作伙伴，证明质量并建立长期信任。
• 该行业正在不断发展： 推动更小、更强大的芯片意味着对新的、更纯净的芯片的需求 特种气体 只会继续增长。与具有前瞻性的供应商合作是保持领先地位的关键。