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(shí)現(xiàn)邏輯芯片和存儲(chǔ)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(diǎn)過渡，對(duì)工藝氣體純度、可重復(fù)性和無(wú)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(zhǎng)江證券資深分析師趙炯在研報(bào)中寫道：半導(dǎo)體特氣巨頭的核心優(yōu)勢(shì)在于標(biāo)準(zhǔn)輸出，而非產(chǎn)品制造能力。SEMI標(biāo)準(zhǔn)在SEMIAUX030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(kù)，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(wú)論一個(gè)工廠 

    在世界上哪個(gè)位置，都可以幫助企業(yè)按照數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)，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(huì)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(jí)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(huì)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(diǎn)日益嚴(yán)格的要求。

    SEMI標(biāo)準(zhǔn)F105（氣體輸送系統(tǒng)金屬材料兼容性指南）闡述了這些部件和管道互連的所有氣體接觸流路的材料兼容性。SEMIF105涵蓋了表1中列出的所有氣體。材料相容性是氣體輸送系統(tǒng)中污染物（如水分、碳?xì)浠衔?、氧氣等）、反?yīng)動(dòng)力學(xué)和表面化學(xué)的一個(gè)復(fù)雜函數(shù)，可加速與用于輸送氣體的材料的化學(xué)反應(yīng)。例如，溴化氫，一種用于導(dǎo)體腐蝕的普通干腐蝕氣體，在濕度超過500ppb2，3的情況下腐蝕不銹鋼。SEMI標(biāo)準(zhǔn)F58（大氣壓電離質(zhì)譜法（APIMS）測(cè)定表面安裝和常規(guī)氣體輸送系統(tǒng)的水分干燥特性的試驗(yàn)方法）和SEMI標(biāo)準(zhǔn)F112（用氣相色譜法測(cè)定表面安裝和常規(guī)氣體輸送系統(tǒng)的水分干燥特性的試驗(yàn)方法）光腔衰蕩光譜法（CRDS）介紹了測(cè)量水分至ppb水平的儀器和方法。

表2:芯片制造工廠的氣體輸送系統(tǒng)

    氣體輸送系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)有助于避免死角，對(duì)于半導(dǎo)體的無(wú)污染制造也至關(guān)重要。一些特殊氣體，如乙硼烷，一種用于調(diào)節(jié)DRAM和邏輯芯片接觸孔中鎢（W）/氮化鎢（WN）阻擋膜電阻率的電子特氣，在溫度升高時(shí)易分解，通常發(fā)生在熱式質(zhì)量流量控制器的熱傳感器內(nèi)部。這種熱分解的結(jié)果是需要定期更換MFCs，有可能會(huì)造成破壞，甚至導(dǎo)致昂貴的設(shè)備停機(jī)成本。

    隨著工藝節(jié)點(diǎn)的不斷縮小和芯片制造技術(shù)的日益復(fù)雜，對(duì)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(huì)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(huì)在芯片上造成嚴(yán)重缺陷，從而影響芯片良率和產(chǎn)能。