半导体厂GAS系统基础知识解读

GAS系统基础知识概述HOOK-UP专业认知一、厂务系统HOOK UP定义HOOK UP 乃是藉由连接以传输UTILITIES使机台达到预期的功能。

HOOK UP是将厂务提供的UTILITIES ( 如水,电,气,化学品等),经由预留之UTILITIES连接点( PORT OR STICK),藉由管路及电缆线连接至机台及其附属设备( SUBUNITS)。

机台使用这些UTILITIES,达成其所被付予的制程需求并将机台使用后,所产生之可回收水或废弃物( 如废水,废气等),经由管路连接至系统预留接点,再传送到厂务回收系统或废水废气处理系统。

HOOK UP 项目主要包括∶CAD，MOVE IN ，CORE DRILL，SEISMIC ，VACUU，GAS，CHEMICAL，D.I ,PCW,CW,EXHAUST,ELECTRIC, DRAIN.二、GAS HOOK-UP专业知识的基本认识在半导体厂，所谓气体管路的Hook-up（配管衔接）以Buck Gas （一般性气体如CDA、GN2、PN2、PO2、PHE、PAR、H2等）而言，自供气源之气体存贮槽出口点经主管线（Main Piping）至次主管线（Sub-Main Piping）之Take Off点称为一次配（SP1Hook-up），自Take Off出口点至机台（Tool）或设备（Equipment）的入口点，谓之二次配（SP2 Hook-up）。

以Specialty Gas（特殊性气体如：腐蚀性、毒性、易燃性、加热气体等之气体）而言其供气源为气柜（Gas Cabinet）。

自G/C出口点至VMB（Valve Mainfold Box.多功能阀箱）或VMP（Valve Mainfold Panel多功能阀盘）之一次测（Primary）入口点，称为一次配（SP1 Hook-up），由VMB或VMP Stick之二次侧（Secondary）出口点至机台入口点谓之二次配（SP2 Hook-up）。

半导体气体系统组成摘要：I.半导体气体系统概述- 半导体气体系统的定义和作用- 半导体气体系统的组成II.半导体气体系统的主要组成部分- 气体供应系统- 气体排放系统- 气体混合和调节系统- 气体监测和控制系统III.半导体气体系统的功能- 供应半导体制造过程中所需的气体- 排放半导体制造过程中产生的废气- 调节气体的压力、流量和成分- 监测和控制气体的质量和安全性IV.半导体气体系统的应用- 半导体制造过程中的氧化、还原和掺杂- 半导体器件的封装和测试- 半导体工厂的安全和环保V.半导体气体系统的发展趋势- 高效节能的气体系统- 环保安全的气体排放技术- 智能化和自动化的气体监测和控制正文：半导体气体系统是半导体制造过程中的重要组成部分，它对半导体产品的性能、质量和生产效率有着重要的影响。

半导体气体系统主要由气体供应系统、气体排放系统、气体混合和调节系统以及气体监测和控制系统组成。

气体供应系统是半导体气体系统的核心部分，它负责向半导体制造过程供应各种气体，如氮气、氧气、氩气、氯气等。

气体供应系统通常由气瓶、压缩机、阀门、管道等组成，它们将气体从气瓶压缩后输送到半导体制造设备中。

气体排放系统是半导体气体系统的另一重要部分，它负责将半导体制造过程中产生的废气排放到大气中。

气体排放系统通常由排放管道、阀门、风机等组成，它们将废气从半导体制造设备中收集后排放到大气中。

气体混合和调节系统是半导体气体系统的重要组成部分，它负责将不同种类的气体按一定的比例混合，以满足半导体制造过程的要求。

气体混合和调节系统通常由混合器、调节阀、流量计等组成，它们可以精确地控制气体的压力、流量和成分。

气体监测和控制系统是半导体气体系统的安全保障，它负责监测和控制气体的质量和安全性。

气体监测和控制系统通常由传感器、控制器、报警器等组成，它们可以实时地监测气体的成分、压力、流量等参数，并及时地报警和调节，以保证半导体制造过程的安全和稳定。

半导体工厂(FAB)大宗气体系统的设计(精)半导体工厂（FAB）大宗气体系统（Gas Yard）的设计1995年，美国半导体工业协会（SIA）在一份报告中预言："中国将在10-15年内成为世界最大的半导体市场"。

随着中国经济的增长和信息产业的发展，进入21世纪的中国半导体产业市场仍将保持20%以上的高速增长态势，中国有望在下一个十年成为仅次于美国的全球第二大半导体市场。

而目前的发展态势也正印证了这一点。

作为半导体生产过程中必不可少的系统，高纯气体系统直接影响全厂生产的运行和产品的质量。

相比较而言，集成电路芯片制造厂由于工艺技术难度更高、生产过程更为复杂，因而所需的气体种类更多、品质要求更高、用量更大，也就更具代表性。

因此本文重点以集成电路芯片制造厂为背景来阐述。

集成电路芯片厂中所使用的气体按用量的大小可分为二种，用量较大的称为大宗气体（Bulk gas），用量较小的称为特种气体（Specialtygas）。

大宗气体有：氮气、氧气、氢气、氩气和氦气。

其中氮气在整个工厂中用量最大，依据不同的质量需求，又分为普通氮气和工艺氮气。

由于篇幅所限，本文仅涉及大宗气体系统的设计。

1 系统概述大宗气体系统由供气系统和输送管道系统组成，其中供气系统又可细分为气源、纯化和品质监测等几个部分。

通常在设计中将气源设置在独立于生产厂房（FAB）之外的气体站（Gas Yard），而气体的纯化则往往在生产厂房内专门的纯化间（Purifier Room）中进行，这样可以使高纯气体的管线尽可能的短，既保证了气体的品质，又节约了成本。

经纯化后的大宗气体由管道从气体纯化间输送至辅道生产层（SubFAB）或生产车间的架空地板下，在这里形成配管网络，最后由二次配管系统（Hook-up）送至各用户点。

图1给出了一个典型的大宗气体系统图。

2 供气系统的设计2.1 气体站2.1.1 首先必须根据工厂所需用气量的情况，选择最合理和经济的供气方式。

半导体工厂（FAB）大宗气体系统（Gas Yard）的设计1995年，美国半导体工业协会（SIA）在一份报告中预言："中国将在10-15年内成为世界最大的半导体市场"。

随着中国经济的增长和信息产业的发展，进入21世纪的中国半导体产业市场仍将保持20%以上的高速增长态势，中国有望在下一个十年成为仅次于美国的全球第二大半导体市场。

而目前的发展态势也正印证了这一点。

作为半导体生产过程中必不可少的系统，高纯气体系统直接影响全厂生产的运行和产品的质量。

相比较而言，集成电路芯片制造厂由于工艺技术难度更高、生产过程更为复杂，因而所需的气体种类更多、品质要求更高、用量更大，也就更具代表性。

因此本文重点以集成电路芯片制造厂为背景来阐述。

集成电路芯片厂中所使用的气体按用量的大小可分为二种，用量较大的称为大宗气体（Bulk gas），用量较小的称为特种气体（Specialtygas）。

大宗气体有：氮气、氧气、氢气、氩气和氦气。

其中氮气在整个工厂中用量最大，依据不同的质量需求，又分为普通氮气和工艺氮气。

由于篇幅所限，本文仅涉及大宗气体系统的设计。

1 系统概述大宗气体系统由供气系统和输送管道系统组成，其中供气系统又可细分为气源、纯化和品质监测等几个部分。

通常在设计中将气源设置在独立于生产厂房（FAB）之外的气体站（Gas Yard），而气体的纯化则往往在生产厂房内专门的纯化间（Purifier Room）中进行，这样可以使高纯气体的管线尽可能的短，既保证了气体的品质，又节约了成本。

经纯化后的大宗气体由管道从气体纯化间输送至辅道生产层（SubFAB）或生产车间的架空地板下，在这里形成配管网络，最后由二次配管系统（Hook-up）送至各用户点。

图1给出了一个典型的大宗气体系统图。

2 供气系统的设计2.1 气体站2.1.1 首先必须根据工厂所需用气量的情况，选择最合理和经济的供气方式。

氮气的用量往往是很大的，根据其用量的不同，可考虑采用以下几种方式供气：1）液氮储罐，用槽车定期进行充灌，高压的液态气体经蒸发器（Vaporizer）蒸发为气态后，供工厂使用。

系统基础知识概述专业认知一、厂务系统定义乃是藉由连接以传输使机台达到预期的功能。

是将厂务提供的 ( 如水,电,气,化学品等),经由预留之连接点( ),藉由管路及电缆线连接至机台及其附属设备( )。

机台使用这些 ,达成其所被付予的制程需求并将机台使用后,所产生之可回收水或废弃物( 如废水,废气等),经由管路连接至系统预留接点,再传送到厂务回收系统或废水废气处理系统。

项目主要包括∶，，，，，，， , .二、专业知识的基本认识在半导体厂，所谓气体管路的（配管衔接）以（一般性气体如、2、2、2、、、H2等）而言，自供气源之气体存贮槽出口点经主管线（）至次主管线（）之点称为一次配（1 ），自出口点至机台（）或设备（）的入口点，谓之二次配（2 ）。

以（特殊性气体如：腐蚀性、毒性、易燃性、加热气体等之气体）而言其供气源为气柜（）。

自出口点至（ .多功能阀箱）或（多功能阀盘）之一次测（）入口点，称为一次配（1 ），由或之二次侧（）出口点至机台入口点谓之二次配（2 ）。

简单知识基本掌握第一章气体概述由于制程上的需要，在半导体工厂使用了许多种类的气体，一般我们皆依气体特性来区分，可分为一般气体（）与特殊气体（）两大类。

前者为使用量较大之气体，如N2、等，因用量较大，一般气体常以大宗气体称之。

后者为使用量较小之气体•一般指用量小,极少用量便会对人体造成生命威胁的气体，如4、3等1.1 介绍半导体厂所使用的大宗气体，一般有：、2、2、、2、2、等七种。

1．大宗气体的制造：/ ( / )：之来源取之于大气经压缩机压缩后除湿，再经过滤器或活性炭吸附去除粉尘及炭氢化合物以供给无尘室 ( )。

2 ()：利用压缩机压缩冷却气体成液态气体，经过触媒转化器，将反应成2，将H2反应成H2O，再由分子筛吸附2、H2O，再经分溜分离O2 & 。

N2=-195.6℃，O2=-183℃。

2 ()：将2经由纯化器()纯化处理，产生高纯度的氮气。

半导体方面的基本知识嘿，朋友们！今天咱来聊聊半导体这个神奇的玩意儿。

半导体啊，就像是一个充满魔法的小世界。

你想想看，它小小的身体里却蕴含着巨大的能量和无数的可能性。

它就像一个超级百变侠，一会儿变成这个，一会儿又变成那个，在各种电子设备里大显身手。

比如说手机吧，没有半导体，那手机不就成了一块砖头啦！半导体在里面负责处理各种信息，让我们能愉快地刷视频、聊天、玩游戏。

它就像是手机的大脑，指挥着一切呢！再想想电脑，要是没有半导体，那电脑还能运行吗？那简直不敢想象呀！半导体的制造过程可不简单哦，就好像是精心雕琢一件艺术品。

从原材料的选取，到一道道复杂的工艺，每一步都得小心翼翼，不能有丝毫差错。

这就好比是做一道超级复杂的菜，盐不能多放，火候也得掌握好，不然味道可就不对啦！而且啊，半导体的发展速度那叫一个快！简直跟火箭似的。

每隔一段时间，就会有新的技术出现，让半导体变得更强大、更厉害。

这就好像我们小时候玩的游戏，不停地升级打怪，变得越来越强。

你们知道吗，半导体的应用可不仅仅局限在我们常见的这些电子设备里哦。

在医疗领域，它能帮助医生更好地诊断疾病；在交通领域，它让我们的出行更加智能和安全。

它就像是一个无处不在的小精灵，默默地为我们的生活带来便利和改变。

哎呀呀，半导体可真是太重要啦！我们的生活真的已经离不开它了。

它就像我们的好朋友一样，默默地陪伴着我们，让我们的生活变得更加丰富多彩。

所以说呀，大家可别小看了这小小的半导体哦！它虽然不显眼，但却有着大大的能量。

它就像是一颗隐藏在电子世界里的明珠，等待着我们去发现它的光芒。

怎么样，是不是对半导体有了更深的认识呢？以后再看到那些电子设备，可别忘了里面有半导体这个小功臣哦！。

GAS 系统基础知识概述HOOK-UP专业认知一、厂务系统HOOK UP定义HOOK UP 乃是藉由连接以传输UTILITIES使机台达到预期的功能。

HOOK UP是将厂务提供的UTILITIES ( 如水,电,气,化学品等),经由预留之UTILITIES连接点( PORT OR STICK),藉由管路及电缆线连接至机台及其附属设备( SUBUNITS)。

机台使用这些UTILITIES,达成其所被付予的制程需求并将机台使用后,所产生之可回收水或废弃物( 如废水,废气等),经由管路连接至系统预留接点,再传送到厂务回收系统或废水废气处理系统。

HOOK UP 项目主要包括∶CAD，MOVE IN ，CORE DRILL，SEISMIC ，VACUUM，GAS，CHEMICAL ，D.I ,PCW,CW,EXHAUST,ELECTRIC, DRAIN.二、GAS HOOK-UP专业知识的基本认识在半导体厂，所谓气体管路的Hook-up（配管衔接）以Buck Gas（一般性气体如CDA、GN2、PN2、PO2、PHE、PAR、H2等）而言，自供气源之气体存贮槽出口点经主管线（Main Piping）至次主管线（Sub-Main Piping）之Take Off点称为一次配（SP1 Hook-up），自Take Off出口点至机台（Tool）或设备（Equipment）的入口点，谓之二次配（SP2 Hook-up）。

以Specialty Gas（特殊性气体如：腐蚀性、毒性、易燃性、加热气体等之气体）而言其供气源为气柜（Gas Cabinet）。

自G/C出口点至VMB（Valve Mainfold Box.多功能阀箱）或VMP（Valve Mainfold Panel多功能阀盘）之一次测（Primary）入口点，称为一次配（SP1 Hook-up），由VMB或VMP Stick之二次侧（Secondary）出口点至机台入口点谓之二次配（SP2 Hook-up）。

半导体代工厂的特气供应系统探讨摘要：对在半导体晶圆代工厂中应用的特种气体及气体的不同特性进行了分类和讨论，进而对特种气体在晶圆厂的主要供应流程及其要点进行了阐述，并且对在晶圆厂有着重要作用的关键管件及重要设计进行了探讨。

关键词：晶圆代工；特种气体；大宗气体；阈限值1 引言在目前工艺技术较为先进的半导体晶圆代工厂的制造过程中，全部工艺步骤超过450道，其中大约要使用50种不同种类的气体。

一般把气体分为大宗气体(Bulk Gas)和特种气体(Special Gas)两种。

大宗气体一般是指集中供应且用量较大的气体，涵盖制程用气如PO2,PAr,PH2,PHe ，以及非制程用气如CDA,IA,GN2等。

特种气体主要有各种掺杂用气体、外延用气体、离子注入用气体、刻蚀用气体以及其他广为各种制程设备所使用的惰性气体等。

如扩散工艺中作为工艺腔清洁所用的ClF 3，干层刻蚀时常用的CF4,CHF3 与SF6等，以及离子注入法作为n型硅片离子注入磷源、砷源的PH 3和AsH3等[1]。

从以上的应用可以看出，气体在半导体晶圆代工厂有着非常重要的作用。

因为各种气体的特性不同，所以要设计出不同的气体输送系统来满足各种不同制程设备的需求。

本文主要讨论特种气体的分类、供应和相关的关键管件等。

2 特气的分类半导体制造业所使用的特种气体一般按其使用时的特性见图1，可分为五大类[2]，（1）易燃性气体把自燃、易燃、可燃气体等都定义为这类气体。

如常温下的SiH4气体只要与空气接触就会燃烧，当环境温度达到一定时，PH3与B2 H6等气体也会产生自燃。

可燃易燃气体都有一定的着火燃烧爆炸范围，即上限、下限值。

此范围越大的气体起爆炸燃烧危险性就越高，如B 2H6的爆炸上限为98%，爆炸下限为0.9%。

属于易燃气体有H 2,NH3,PH3,DCS,ClF3 等等。

（2）毒性气体（Toxic Gas）：半导体制造行业中使用的气体很多都是对人体有害、有毒的。

半导体工厂排气系统简介一、Exhaust 功能：由于半导体厂生产流程中会用到各种各样的化学品（液态、气态），所以从机台排气端把有异味的酸、碱、有机物等有害的气（或水气混合物）通过负压抽至主系统中，然后处理至达标是exhaust 系统的主要功能，同时也需要把配合真空系统将chamber/gas box 中可能泄露的有毒有害特气抽至主系统中，再经过净化或回收处理达到排放标准后排至大气。

当涉及exhaust hook up安装施工部分时，一般指从POU 到take-off point部分，因工艺设备move in时间与主系统施工并非同时进行，故一般不涉及主系统的排气系统，设备定位后，开始hook up部分施工。

按排气性质差别，一般分为如下几类：GEX:general exhaust (主要是机台的发热等产生的一般的空气，也包含bulk gas的gas-box的排气)SCX:scrubber exhaust(主要指酸气及其水气混合气，也包含大多数的特气的gas-box的排气以及备品柜的排气)AEX:ammonia exhaust(主要指氨水的排气，也包含DEV的排气) VEX:volatile organic compound exhaust(主要指有机物异味排气)二、Exhaust system 参数：•真空度：10~700Pa(150-200pa)••使用值/流量：200-500Pa/10~100,000 LPM；••尺寸：1/4“，3/8 “，1/2 “，2 “~ 12“；••材质：PFA，PVDF，SUS304，SUS304+coating，Galvanized ，帆布软管，铝薄软管，PVC。

••控制部件：damper 风压表;风速测量口；••主要的连接形式：法兰式，丝接式(union,flare,NPT) Clamp,喉箍式（推拔），承插式•三、风管安装前注意事项：1.风管安装的空间管理。

2.测试口的位置。

半导体气体特性及系统介绍1.密度：半导体气体的密度通常介于气体和固体之间。

由于半导体气体的分子较大，分子间的距离比较小，因此密度较高。

2.稳定性：半导体气体通常是在常温和常压下稳定存在的，不易挥发或分解。

这使得其在实验室和工业生产中易于操作。

3.电子结构：半导体气体的电子结构决定了它的导电性能。

半导体气体具有禁带宽度，当外加电场或光照作用于半导体气体时，电子可以被激发到导带中，从而导电。

这种特性使半导体气体成为电子器件和光电器件的重要组成部分。

4.光学性质：半导体气体对光的吸收和发射具有特殊的性质。

半导体气体可以对特定波长的光进行选择性吸收和发射，这种特性使其在激光器和光通信器件等领域有广泛应用。

5.化学性质：半导体气体在化学反应中具有较高的活性和选择性。

半导体气体通常可以通过与其他物质反应生成化合物，用于制备新材料或催化剂。

1.气体源：提供半导体气体的容器或气体发生器。

半导体气体可以通过化学反应或其他方法制备得到。

2.气体净化系统：用于除去半导体气体中的杂质和污染物。

由于半导体气体在制备过程中有严格的纯度要求，因此气体净化系统是必不可少的。

3.气体输送系统：将净化后的半导体气体输送到使用点。

气体输送系统通常包括气体管道、阀门、流量控制器等设备，以确保气体的稳定输送。

4.气体处理系统：对半导体气体进行处理，如降温、升温、压缩等操作。

这些处理操作可以使半导体气体达到所需的工艺条件。

5.气体检测系统：用于监测半导体气体的纯度和流量。

气体检测系统通常包括气体纯度分析仪、气体流量计等设备，以确保半导体气体达到要求。

半导体气体系统在半导体制造、光电器件制造、化学合成等领域有广泛的应用。

它们不仅能够提供所需的半导体气体，还可以控制气体纯度和流量，确保所需工艺的顺利进行。

由于半导体气体的特殊性质，半导体气体系统在高科技产业中起着重要的作用。

半导体匀气盘
半导体匀气盘（Semiconductor Gas Blending System）是一种先进的气体混合系统，主要用于半导体和液晶显示器等微电子领域的生产和研发过程中。

半导体匀气盘具有高精度、高稳定性、高重复性和自动化控制的特点，能够准确地混合、加压、纯化和输送多种
气体，满足了微电子工艺对气体质量和纯度的苛刻要求。

半导体匀气盘由气体输送系统、气体混合系统、压力控制系统、传感器检测系统和计
算机控制系统等组成。

其核心是气体混合系统，由多种气体混合器组成。

不同的混合比例
可以通过控制混合器的开关来实现，同时可根据需要进行纯化处理，以保证气体质量的高
度稳定。

半导体匀气盘的优点在于精度高、重复性好、适用范围广，能够满足不同领域和工艺
的需求。

同时，半导体匀气盘能够减少气体的浪费和污染，保证生产过程的环保和安全，
降低生产成本，提高生产效率。

因此，在现代微电子工业中，半导体匀气盘已经成为必不
可少的重要设备。

半导体匀气盘的技术发展日新月异，不断推陈出新。

目前，已经出现了多种新型半导
体匀气盘，例如：纯气体的组成控制系统、反应器压力控制系统、可控制备率的肘形球阀、无侵入式的光电传感器等。

这些新技术的结合和应用，使半导体匀气盘不断增强了其性能
和稳定性，更好地服务于微电子工业的发展。

总之，半导体匀气盘在微电子工业中的地位越来越重要，它为微电子工艺提供了可靠、高效、环保和高质量的气体混合解决方案，进一步推动了微电子产业的发展。

未来，随着
技术的不断进步和需求的不断增长，半导体匀气盘必将继续发挥其重要作用，并不断创新、发展。