半导体制造依赖多种气体，可分为三种主要类型： 大宗气体, 特种气体和蚀刻气体。这些气体必须具有极高的纯度，以防止污染，污染可能会破坏精密而复杂的制造过程。

大宗气体

氮气 (N2)：

作用：氮气有多种用途，包括净化工艺室以及在半导体制造的各个阶段提供惰性气氛。
附加说明： 硅片的运输和储存过程中经常使用氮气来最大程度地减少氧化。其惰性确保它不会与其他材料发生反应，使其成为维持清洁加工环境的理想选择。

氩气（Ar）：
作用：除了参与等离子体工艺之外，氩气在受控气体成分至关重要的工艺中也发挥着重要作用。
附加说明：由于氩气不与大多数材料发生反应，因此也可用于溅射，这有助于沉积必须保持表面不受污染的金属或介电薄膜。

氦气（He）：
作用：氦气的热特性使其对于反应过程中的冷却和保持温度一致性具有不可估量的价值。
附加说明：由于其非反应性和保持光路不受污染的能力，它经常用于光刻的高能激光系统。

氢气 (H2)：
作用：除了在退火中的应用之外，氢气还有助于清洁晶圆表面，并可以参与外延过程中的化学反应。
附加说明：在薄膜沉积中使用氢可以更好地控制半导体材料中的载流子浓度，从而显着改变其电性能。

特种气体和掺杂剂

硅烷（SiH₄）：
作用：除了作为硅沉积的前体之外，硅烷还可以聚合成钝化膜，从而改善电子特性。
附加说明：出于安全考虑，其反应性需要小心处理，特别是与空气或氧气混合时。

氨 (NH₃):
作用：除了生产氮化物薄膜外，氨对于生产钝化层也具有重要意义，从而提高半导体器件的可靠性。
附加说明：它可以参与需要将氮掺入硅中的工艺，从而改善电子性能。

磷化氢 (PH₃)、胂 (AsH₃) 和乙硼烷 (B2H₆)：
作用：这些气体不仅对于掺杂至关重要，而且对于实现先进半导体器件所需的电气性能也至关重要。
附加说明：它们的毒性需要严格的安全协议和制造环境中的监控系统来减轻危害。

蚀刻和清洁气体

碳氟化合物（CF₄、SF₆）：
作用：这些气体用于干法蚀刻工艺，与湿法蚀刻方法相比，可提供高精度。
附加说明：CF₄ 和 SF₆ 具有重要意义，因为它们能够有效蚀刻硅基材料，从而实现现代微电子学中至关重要的精细图案分辨率。

氯 (Cl2) 和氟化氢 (HF)：
作用：氯提供侵蚀性蚀刻能力，特别是对于金属，而氢氟酸对于二氧化硅的去除至关重要。
附加说明：这些气体的组合可以在各个制造阶段有效地去除层，确保后续处理步骤的表面清洁。

三氟化氮 (NF₃)：
作用：NF₃ 对于 CVD 系统的环境清洁至关重要，可应对污染物以保持最佳性能。
附加说明：尽管人们担心其产生温室气体的可能性，但 NF₃ 的清洁效率使其成为许多工厂的首选，尽管其使用需要仔细考虑环境因素。

氧气（O2）：
作用：氧气促进的氧化过程可以在半导体结构中形成必要的绝缘层。
附加说明：氧气在增强硅氧化形成 SiO2 层方面的作用对于电路元件的隔离和保护至关重要。

半导体制造中的新兴气体

除了上面列出的传统气体外，其他气体在半导体制造过程中也越来越受到关注，包括：

二氧化碳 (CO2)： 用于一些清洁和蚀刻应用，特别是涉及先进材料的应用。

二氧化硅 (SiO2)： 尽管在标准条件下不是气体，但在某些沉积工艺中使用了汽化形式的二氧化硅。

环境考虑

半导体行业越来越关注减少与使用各种气体相关的环境影响，特别是那些强效温室气体。这导致了先进气体管理系统的开发和替代气体的探索，这些替代气体可以提供类似的好处，但环境足迹更低。

结论

半导体制造中使用的气体在确保制造工艺的精度和效率方面发挥着关键作用。随着技术的进步，半导体行业不断努力提高气体纯度和管理，同时也解决与其使用相关的安全和环境问题。