半导体特种气体指在半导体芯片生产中使用量少，但不可或缺的特殊气体。例如“化学气相沉淀(CVD)” 工艺，通过气体混合，在硅片表面沉积一层固体膜，为向反应系统提供所需能量，当中常用的特种气体就有高纯氮、硅烷等；又如，高纯四氟化碳、高纯六氟乙烷等氟基气体，是刻蚀工艺中所采用的主要介质；四氟化碳用于等离子刻蚀气体。
半导体特气概述
目前，应用于半导体产业的特种气体有110余种，常用的有20-30种，在原材料需求占比中高达14%，仅次于大硅片。
特种气体被称为半导体材料的“粮食”，芯片制造中的硅片制备、硅片制造、硅片测试/拣选、装配与封测、最终测试五个生产环节，彼此独立，但都缺不了特种气体的参与。在任意环节中，特种气体的污染都会导致半导体芯片的缺陷。
图1 半导体特气主要污染物
半导体特气纯化
事实上，特种气体在纯度、组成、有害杂质最高含量、产品包装贮存等方面均有极其严格的要求，属于高技术、高附加值产品。无论在特气制备、包装运输还是在IC制程使用中，都要始终保持其洁净度。国标文件中对出厂的半导体气体的颗粒纯净度要求是99.99%，而实际上IC制程制程工艺中对气体纯度的要求远高于这个数字，最先进的工艺环节已经要求到99.999999%。
图2.各类半导体特气主要特点
因此，保持半导体特气的纯净，是半导体上下游厂家都非常关注的课题。特气供应商在制备特气装瓶前，下游企业在气体接收和储存时的过程中，以及半导体芯片生产工序中特气应用点，这三个关键位置的纯化工艺需要严格按照工艺要求把控。以高纯度硅烷的制备工艺举例，罐装前要经过多次精馏及过滤，纯度高达99.99%以上，才能达到客户验收要求。
图3.高纯度硅烷的制备工艺
半导体芯片生产工序中特气应用点是最后也是最重要的环节，投入到应用点的特气纯净度，直接影响到芯片的完整性。事实上，该环节的过滤工艺目标是达到纯度基线，并在预防性维护周期中得以保持。
图4.纯化工艺与特气污染物级别对比图
由于半导体芯片生产设备更小，单位面积内晶体管数量不断增加，对污染物更加敏感。匹配的纯化工艺也在向更高效、更精准的方向发展。
图5.半导体特气应用点纯化工艺示意图
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