अपेक्षाकृत उन्नत उत्पादन प्रक्रियाओं वाले सेमीकंडक्टर वेफर फाउंड्री के निर्माण प्रक्रिया में, लगभग 50 विभिन्न प्रकार की गैसों की आवश्यकता होती है। गैसों को सामान्यतः थोक गैसों औरविशेष गैसें.

सूक्ष्मइलेक्ट्रॉनिक्स और अर्धचालक उद्योगों में गैसों का अनुप्रयोग: अर्धचालक प्रक्रियाओं में गैसों का उपयोग हमेशा से महत्वपूर्ण रहा है, विशेष रूप से विभिन्न उद्योगों में इनका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। ULSI, TFT-LCD से लेकर वर्तमान सूक्ष्म विद्युतयांत्रिक (MEMS) उद्योग तक, शुष्क नक़्क़ाशी, ऑक्सीकरण, आयन प्रत्यारोपण, पतली फिल्म निक्षेपण आदि सहित अर्धचालक प्रक्रियाओं का उपयोग उत्पाद निर्माण प्रक्रियाओं के रूप में किया जाता है।

उदाहरण के लिए, कई लोग जानते हैं कि चिप्स रेत से बने होते हैं, लेकिन चिप निर्माण की पूरी प्रक्रिया को देखें तो इसमें और भी कई सामग्रियों की आवश्यकता होती है, जैसे कि फोटोरेसिस्ट, पॉलिशिंग लिक्विड, टारगेट मटेरियल, स्पेशल गैस आदि। बैक-एंड पैकेजिंग के लिए भी विभिन्न सामग्रियों से बने सबस्ट्रेट्स, इंटरपोजर्स, लीड फ्रेम्स, बॉन्डिंग मटेरियल आदि की आवश्यकता होती है। सिलिकॉन वेफर्स के बाद सेमीकंडक्टर निर्माण लागत में इलेक्ट्रॉनिक स्पेशल गैसों की लागत सबसे अधिक होती है, इसके बाद मास्क और फोटोरेसिस्ट का स्थान आता है।

गैस की शुद्धता घटक के प्रदर्शन और उत्पाद की पैदावार पर निर्णायक प्रभाव डालती है, और गैस आपूर्ति की सुरक्षा कर्मचारियों के स्वास्थ्य और कारखाने के संचालन की सुरक्षा से संबंधित है। प्रक्रिया लाइन और कर्मचारियों पर गैस की शुद्धता का इतना अधिक प्रभाव क्यों पड़ता है? यह कोई अतिशयोक्ति नहीं है, बल्कि गैस की खतरनाक विशेषताओं के कारण ही होता है।

सेमीकंडक्टर उद्योग में प्रयुक्त सामान्य गैसों का वर्गीकरण

साधारण गैस

साधारण गैस को थोक गैस भी कहा जाता है: यह 5N से कम शुद्धता आवश्यकता वाली और बड़े पैमाने पर उत्पादन और बिक्री वाली औद्योगिक गैस को संदर्भित करता है। इसे विभिन्न तैयारी विधियों के अनुसार वायु पृथक्करण गैस और सिंथेटिक गैस में विभाजित किया जा सकता है। हाइड्रोजन (H2), नाइट्रोजन (N2), ऑक्सीजन (O2), आर्गन (A2), आदि।

विशेष गैस

विशेष गैस से तात्पर्य औद्योगिक गैस से है जिसका उपयोग विशिष्ट क्षेत्रों में किया जाता है और शुद्धता, विविधता और गुणों के लिए विशेष आवश्यकताएं होती हैं। मुख्यतःSiH4, पीएच3, बी2एच6, ए8एच3,एचसीएल, सीएफ4,एनएच3, पीओसीएल3, एसआईएच2सीएल2, एसआईएचसीएल3,एनएच3, बीसीएल3, SIF4, CLF3, CO, C2F6, N2O, F2, HF, HBR,एसएफ6… और इसी तरह।

विशेष गैसों के प्रकार

विशेष गैसों के प्रकार: संक्षारक, विषैली, ज्वलनशील, दहन-सहायक, अक्रिय आदि।
आमतौर पर उपयोग की जाने वाली अर्धचालक गैसों को निम्न प्रकार से वर्गीकृत किया गया है:
(i) संक्षारक/विषाक्त:एचसीएल、BF3、 WF6、HBr、SiH2Cl2、NH3、 PH3、Cl2、बीसीएल3…
(ii) ज्वलनशील: H2、सीएच4、SiH4、PH3、AsH3、SiH2Cl2、B2H6、CH2F2、CH3F、CO...
(iii) ज्वलनशील पदार्थ: O2, Cl2, N2O, NF3…
(iv) अक्रिय: N2、सीएफ4、C2F6、सी4एफ8、एसएफ6CO2Ne、Kr,वह…

सेमीकंडक्टर चिप निर्माण की प्रक्रिया में, ऑक्सीकरण, प्रसार, निक्षेपण, नक़्क़ाशी, इंजेक्शन, फोटोलिथोग्राफी और अन्य प्रक्रियाओं में लगभग 50 विभिन्न प्रकार की विशेष गैसों (जिन्हें विशेष गैसें कहा जाता है) का उपयोग किया जाता है, और कुल प्रक्रिया चरणों की संख्या सैकड़ों से अधिक है। उदाहरण के लिए, आयन प्रत्यारोपण प्रक्रिया में फास्फोरस और आर्सेनिक के स्रोत के रूप में PH3 और AsH3 का उपयोग किया जाता है, नक़्क़ाशी प्रक्रिया में आमतौर पर F-आधारित गैसों CF4, CHF3, SF6 और हैलोजन गैसों CI2, BCI3, HBr का उपयोग किया जाता है, निक्षेपण फिल्म प्रक्रिया में SiH4, NH3, N2O का उपयोग किया जाता है, और फोटोलिथोग्राफी प्रक्रिया में F2/Kr/Ne, Kr/Ne का उपयोग किया जाता है।

उपरोक्त पहलुओं से यह समझा जा सकता है कि कई अर्धचालक गैसें मानव शरीर के लिए हानिकारक होती हैं। विशेष रूप से, कुछ गैसें, जैसे SiH4, स्वतः प्रज्वलित होती हैं। रिसाव होने पर ये हवा में मौजूद ऑक्सीजन के साथ तीव्र अभिक्रिया करके जलने लगती हैं; और AsH3 अत्यधिक विषैली होती है। थोड़ी सी भी रिसाव से जान को खतरा हो सकता है, इसलिए विशेष गैसों के उपयोग के लिए नियंत्रण प्रणाली के डिज़ाइन की सुरक्षा संबंधी आवश्यकताएँ विशेष रूप से उच्च होती हैं।

सेमीकंडक्टरों को उच्च शुद्धता वाली गैसों की आवश्यकता होती है जिनमें "तीन डिग्री" होती हैं।

गैस की शुद्धता

गैस में अशुद्धता की मात्रा को आमतौर पर गैस की शुद्धता के प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है, जैसे कि 99.9999%। सामान्यतः, इलेक्ट्रॉनिक विशेष गैसों के लिए शुद्धता की आवश्यकता 5N-6N तक होती है, और इसे अशुद्धता की मात्रा के आयतन अनुपात (ppm (पार्ट्स प्रति मिलियन), ppb (पार्ट्स प्रति बिलियन) और ppt (पार्ट्स प्रति ट्रिलियन) के रूप में भी व्यक्त किया जाता है। इलेक्ट्रॉनिक सेमीकंडक्टर क्षेत्र में विशेष गैसों की शुद्धता और गुणवत्ता स्थिरता के लिए उच्चतम आवश्यकताएँ होती हैं, और इलेक्ट्रॉनिक विशेष गैसों की शुद्धता आमतौर पर 6N से अधिक होती है।

शुष्कता

गैस में मौजूद सूक्ष्म जल की मात्रा, या नमी, को आमतौर पर ओस बिंदु में व्यक्त किया जाता है, जैसे कि वायुमंडलीय ओस बिंदु -70℃।

स्वच्छता

गैस में प्रदूषक कणों की संख्या, यानी माइक्रोमीटर (µm) आकार वाले कणों की संख्या, को कण/M³ की मात्रा में व्यक्त किया जाता है। संपीड़ित वायु के मामले में, इसे आमतौर पर तेल की मात्रा सहित अपरिहार्य ठोस अवशेषों के मिलीग्राम/m³ में व्यक्त किया जाता है।