半导体工厂大宗气体工业纯化管道系统

半导体工厂大宗气体系统的设计引言：半导体工厂（FAB）生产过程中需要使用大量的气体，这些气体在各个工序中起着至关重要的作用。

因此，设计一个高效可靠的大宗气体系统对于确保半导体工厂的正常运行和产品质量至关重要。

本文将重点探讨半导体工厂大宗气体系统的设计。

一、系统需求分析：在设计半导体工厂大宗气体系统之前，首先需要进行系统需求分析。

这包括对半导体生产工艺的了解，对所需气体种类和流量的确定，以及对系统的可靠性和安全性的考虑。

1.工艺要求：不同的半导体生产工艺所需的气体种类和流量可能会有所不同。

因此，需要先了解工艺要求，确定所需的气体类型，如氮气、氧气、氢气等，以及其流量。

2.流程和流量：在确定所需气体类型后，需要进行系统流程和流量的设计。

这包括确定气体的输送、净化、储存和分配的流程，并根据工艺要求确定每个阶段所需的气体流量。

3.可靠性和安全性：大宗气体系统设计需要考虑系统的可靠性和安全性。

可靠性包括系统的稳定性和可持续性，确保气体供应稳定并能满足生产需求。

安全性考虑包括气体的安全处理和泄漏的防范。

二、系统设计方案：在进行系统设计时，需要根据前面的需求分析，结合实际情况，提出一个合理的设计方案。

1.气体配送系统：气体配送系统用于将气体从供应源输送到工艺设备。

它包括气体输送管道、阀门和流量计等设备。

为了确保气体的流量和压力稳定，可以使用压力传感器和流量控制阀进行控制。

此外，还应根据需要设计合适的管网结构，确保气体分配均匀。

2.气体净化系统：气体净化系统用于去除气体中的杂质和污染物，以确保气体质量符合生产要求。

它包括过滤器、吸附剂和催化剂等设备。

根据不同的气体类型和污染物种类，选择适当的净化设备和方法。

3.气体储存系统：由于气体供应可能会有时间和流量的波动，因此需要设计一个气体储存系统，以弥补供应的不稳定性。

气体储存系统可以包括储气罐、压缩机和气体储存器等设备。

通过合理的容量和流量的设计，确保气体供应的持续和稳定。

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）。

半导体工业用高纯度气体与化学品的应用解析常宜龙发布时间：2021-11-02T04:52:06.456Z 来源：《中国科技人才》2021年第20期作者：常宜龙[导读] 高纯度气体与化学品是高纯度材料的重要组成，在半导体工业发展中起着十分重要的作用。

北京中凯达自动化工程有限公司北京 102600摘要：高纯度气体与化学品是高纯度材料的重要组成，在半导体工业发展中起着十分重要的作用。

文章结合高纯度气体与化学品的基本属性，就其在半导体制程中的具体应用问题进行探究。

全面气体化学管理，TGCM。

关键词：半导体工业；高纯度气体；化学品；半导体制程；全面气体化学管理；TGCM（Total Gas and Chemical Management）；应用全面气体化学管理，TGCM气体、化学品和超纯水十分类似，是半导体制程中比较重要的高纯度流体材料。

其中，气体和化学药品占据三分之一比例的半导体材料。

气体和化学品除了在制作方式上存在密切的关联，二者的供应技术也十分类似，其和其他的材料相比，这两种材料是危险物质，因此，在将其应用到工业领域中的时候要额外关注材料的性能和使用表现。

全面气体化学管理，TGCM。

一、半导体制程全面气体化学管理，TGCM。

半导体制程大体上会被划分为多个密切关联的单元，诸如硅晶圆制造、氧化、参杂、微影、薄膜等。

在各个单元中还会细分出不同的操作步骤，包含清洗、曝光、离子布置、光阻去除、化学气体沉淀等。

半导体的加工组件由多个材质不同、厚度不等的薄膜制程组成，在实施应用的时候会根据需要来完成重复性的加工制作。

二、半导体气体材料的基本划分全面气体化学管理，TGCM。

第一，大宗气体。

半导体材料中的大宗气体可以根据需要制造出各个气体，借助相应的运输工具还能够完成对这些气体的运输加工处理。

第二，特殊气体。

特殊性的气体一般会选择使用比较小的钢瓶来供应，按照其制程用途的不同可以划分为以下五个类型：①硅族气体。

硅族气体中会包含硅基、硅烷之类的物质。

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）。

半导体大宗气体半导体材料是现代电子行业中不可或缺的一部分。

而制造半导体材料的过程中，大宗气体的应用也是至关重要的。

本文将介绍半导体制造中常用的大宗气体及其用途。

1. 高纯氮气高纯氮气是半导体制造过程中最常用的大宗气体之一。

它主要用于创造一个无氧环境，以防止杂质对半导体材料的污染。

高纯氮气还可以用于保护半导体材料的表面，防止氧化反应的发生。

2. 氢气氢气在半导体制造中也扮演着重要角色。

它常被用于清洗半导体材料表面的氧化层，以提高材料的纯度和质量。

此外，氢气还可以用于制造多晶硅材料，这是制造太阳能电池和集成电路的重要材料。

3. 氧气尽管在半导体制造中需要无氧环境，但氧气也是必不可少的大宗气体之一。

它主要用于氧化硅的制造过程，以形成绝缘层和介电层。

氧气还可以用于电子束蒸发和物理气相沉积等过程中。

4. 氩气氩气是用于制造半导体材料中的离子注入和电子束蒸发等过程中的重要大宗气体。

它可以提供稳定的离子束和高温环境，以实现材料的沉积和加工。

同时，氩气还可以用于制造有机薄膜材料，如有机发光二极管和有机太阳能电池等。

5. 氮气氮气在半导体制造中主要用于氮化硅材料的制备过程。

氮化硅具有优异的绝缘性能和热稳定性，广泛应用于集成电路的隔离层和介电层。

6. 氟化气体氟化气体是半导体制造中常用的刻蚀气体。

它可以与半导体材料发生反应，从而实现材料的精确刻蚀。

常见的氟化气体包括氟化氢和四氟化硅等。

7. 二氧化碳二氧化碳在半导体制造中主要用于清洗和去除杂质。

它可以与一些有机污染物发生反应，达到清洁表面和去除污染物的效果。

除了以上提到的大宗气体外，还有一些其他气体在半导体制造中也有应用。

例如，甲烷可以用于制造纳米线和碳纳米管等纳米材料；硫化氢可以用于制造硫化物材料；三氯化铝可以用于刻蚀金属层等。

大宗气体在半导体制造中起着至关重要的作用。

它们不仅能够保证半导体材料的纯净和质量，还能提供必要的环境和条件，实现半导体材料的沉积、刻蚀和加工等过程。

半导体工厂大宗气体系统的设计搞要本文对集成电路芯片厂中的大宗气体系统的设计过程作了概括性的描述，对当前气体设计技术及其发展方向作了探讨，同时结合自己对多个FAB厂房的设计经验提出了设计中值得注意的问题和解决方案。

This paper introduces a general design process for Bulk Gas System in gas design technology and its development directionare also on the author抯 experience in FABdesign,several potential problems in design and relevant solutions are issued.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（Bulkgas），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。

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。

半导体工业用高纯度气体与化学品的运用摘要：文章结合实际就高纯度气体与化学品中的应用问题进行基本介绍。

结合半导体材料加工的基本需求，就高纯度气体和化学品在半导体工业领域的应用问题进行探究。

全面气体化学管理，TGCM。

关键词：半导体工业；高纯度气体；化学品；应用；全面气体化学管理；TGCM(Total Gas and Chemical Management)伴随动态随机存取存储器和闪存需求的增长，在去年，社会范围内的全球半导体市场销售额度大范围的提升。

在未来，伴随现代信息技术的发展，物联网将会为芯片制造商提供更多的市场发展机会，电子化学产品也会迎来新的发展。

在过去，人们强调的是芯片制造的过程问题，也就是芯片的设计和芯片的生产。

进行光刻物理半导体晶片的表面结构是由硅表面多个化学处理流程决定的，比较多的清洗工艺和蚀刻工艺是由基质表面和特殊介质所产生的化学反应形成的。

全面气体化学管理，TGCM。

1.高纯度气体与化学品在半导体工业中的基本属性气体和化学品的组成成分与超纯水相似，都是半导体制程中重要的高纯度流体材料。

气体、化学品在半导体材料成本中占据三分之一的比例。

气体和化学品除了会在制作规程上存在密切的关联，二者加工操作所使用到的技术也十分相似。

高纯度气体与化学品和其他材料相比都属于高危险物质，因此，在半导体厂务的划分上会将两个物质结合在一起使用。

全面气体化学管理，TGCM。

1.半导体工业发展对高纯度气体和化学品提出的要求1.半导体工业的发展全面气体化学管理，TGCM。

半导体制程中各个细节都可以划分为独立的单元，具体包含硅晶圆制、氧化、参杂、微影、薄膜等。

各个单元在使用的还可以细化为不同的操作，具体包含清洗、光阻涂布、曝光、离子分布数值等。

半导体CMOS组件在具体加工的时候会由多个材质、厚度不同的薄膜加工形成。

上文研究根据半导体加工改造方式的不同，可以根据功能来进行不同的设计。

在开展操作的时候会将所使用的材料从大的角度上确定为半导体工业用化学品，按照基本形态和属性的不同，可以将这些材料划分为液态、气态、固态三个形式。