精密气体输送是半导体制造的核心。不同特性的气体(腐蚀性、反应性或者惰性)以不同流速输送至工艺室,从而实现逻辑芯片和存储器芯片的某些关键工艺。这些气体统称电特气(贰厂骋),不仅需要精确的数量和良好的重复性输送,而且还需要严格的纯度水平。
随着半导体技术向5苍尘以下技术节点过渡,对工艺气体纯度、可重复性和无污染气体输送系统的要求变得至关重要。所以,必须重视这些气体与用于气体输送系统材料的兼容性。
目前,用于半导体制造的气体种类已经超过100种,主要用于干法蚀刻(电介质、导体和多晶硅蚀刻)、化学气相沉积(电介质和金属沉积)、扩散和离子注入。长江证券资深分析师赵炯在研报中写道:半导体特气巨头的核心优势在于标准输出,而非产物制造能力。SEMI标准在SEMI AUX030文件中维护了半导体制造中使用的所有气体的综合数据库,其中包括特定的气体代码、化学式、化学名称和气体名称。无论一个工厂在世界上哪个位置,都可以帮助公司按照数据库规格执行这些气体的标准化管理。此外,当涉及到化学式相同但化学性质或反应化学性质不同的同分异构体时,这些标准有助于避免混淆。
表1:半导体制造常用的特殊气体
特种气体中的杂质会导致半导体芯片制造的严重缺陷,从而降低芯片产量。所以必须在特气制造阶段、交付阶段(气瓶等交付工具)、气体输送系统(材料兼容性)和工艺室(化学、等离子体)的相互作用中消除杂质的产生。所以需要全面的分析和系统级的污染控制方法来确保纯度。分析技术的适用性基于易用性、可靠性、维护性、精密度、灵敏度和可用性。厂贰惭滨的气体技术委员会每五年审查一次气体纯度和分析技术适用性的规范,确保匹配半导体技术先进工艺节点日益严格的要求。
随着工艺节点的不断缩小和芯片制造技术的日益复杂,对电子特气的需求急剧增加。输送这些特殊气体而又不污染工艺室的需求变得至关重要。气体输送的许多方面都会影响气体纯度,从而影响晶圆制造过程中的化学反应。由气体输送引起的污染会在芯片上造成严重缺陷,从而影响芯片良率和产能。