પ્રમાણમાં અદ્યતન ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓ ધરાવતી સેમિકન્ડક્ટર વેફર ફાઉન્ડ્રીની ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં, લગભગ 50 વિવિધ પ્રકારના વાયુઓની જરૂર પડે છે. વાયુઓને સામાન્ય રીતે બલ્ક વાયુઓમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે અનેખાસ વાયુઓ.

માઇક્રોઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગોમાં વાયુઓનો ઉપયોગ સેમિકન્ડક્ટર પ્રક્રિયાઓમાં વાયુઓનો ઉપયોગ હંમેશા મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવતો રહ્યો છે, ખાસ કરીને વિવિધ ઉદ્યોગોમાં સેમિકન્ડક્ટર પ્રક્રિયાઓનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. ULSI, TFT-LCD થી લઈને વર્તમાન માઇક્રો-ઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ (MEMS) ઉદ્યોગ સુધી, સેમિકન્ડક્ટર પ્રક્રિયાઓનો ઉપયોગ ઉત્પાદન ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓ તરીકે થાય છે, જેમાં ડ્રાય એચિંગ, ઓક્સિડેશન, આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશન, પાતળા ફિલ્મ ડિપોઝિશન વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.

ઉદાહરણ તરીકે, ઘણા લોકો જાણે છે કે ચિપ્સ રેતીમાંથી બને છે, પરંતુ ચિપ ઉત્પાદનની સમગ્ર પ્રક્રિયાને જોતાં, વધુ સામગ્રીની જરૂર પડે છે, જેમ કે ફોટોરેઝિસ્ટ, પોલિશિંગ લિક્વિડ, ટાર્ગેટ મટિરિયલ, સ્પેશિયલ ગેસ, વગેરે અનિવાર્ય છે. બેક-એન્ડ પેકેજિંગ માટે વિવિધ સામગ્રીના સબસ્ટ્રેટ, ઇન્ટરપોઝર્સ, લીડ ફ્રેમ્સ, બોન્ડિંગ મટિરિયલ્સ વગેરેની પણ જરૂર પડે છે. સિલિકોન વેફર્સ પછી સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદન ખર્ચમાં ઇલેક્ટ્રોનિક સ્પેશિયલ ગેસ બીજા ક્રમે છે, ત્યારબાદ માસ્ક અને ફોટોરેઝિસ્ટ આવે છે.

ગેસની શુદ્ધતા ઘટક કામગીરી અને ઉત્પાદન ઉપજ પર નિર્ણાયક પ્રભાવ પાડે છે, અને ગેસ પુરવઠાની સલામતી કર્મચારીઓના સ્વાસ્થ્ય અને ફેક્ટરી કામગીરીની સલામતી સાથે સંબંધિત છે. ગેસની શુદ્ધતા પ્રક્રિયા લાઇન અને કર્મચારીઓ પર આટલી મોટી અસર કેમ કરે છે? આ અતિશયોક્તિ નથી, પરંતુ ગેસની ખતરનાક લાક્ષણિકતાઓ દ્વારા જ નક્કી થાય છે.

સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગમાં સામાન્ય વાયુઓનું વર્ગીકરણ

સામાન્ય ગેસ

સામાન્ય ગેસને બલ્ક ગેસ પણ કહેવામાં આવે છે: તે ઔદ્યોગિક ગેસનો ઉલ્લેખ કરે છે જેની શુદ્ધતાની જરૂરિયાત 5N કરતા ઓછી હોય છે અને તેનું ઉત્પાદન અને વેચાણનું પ્રમાણ વધુ હોય છે. તેને વિવિધ તૈયારી પદ્ધતિઓ અનુસાર હવા અલગ કરવાના ગેસ અને કૃત્રિમ ગેસમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. હાઇડ્રોજન (H2), નાઇટ્રોજન (N2), ઓક્સિજન (O2), આર્ગોન (A2), વગેરે;

સ્પેશિયાલિટી ગેસ

સ્પેશિયાલિટી ગેસ એ ઔદ્યોગિક ગેસનો ઉલ્લેખ કરે છે જેનો ઉપયોગ ચોક્કસ ક્ષેત્રોમાં થાય છે અને તેની શુદ્ધતા, વિવિધતા અને ગુણધર્મો માટે ખાસ આવશ્યકતાઓ હોય છે. મુખ્યત્વેસીએચ૪, PH3, B2H6, A8H3,એચસીએલ, સીએફ૪,NH3, POCL3, SIH2CL2, SIHCL3,NH3, બીસીએલ૩, SIF4, CLF3, CO, C2F6, N2O, F2, HF, HBR,એસએફ6… અને તેથી વધુ.

સ્પાઇશિયલ વાયુઓના પ્રકારો

ખાસ વાયુઓના પ્રકાર: કાટ લાગતા, ઝેરી, જ્વલનશીલ, દહન-સહાયક, નિષ્ક્રિય, વગેરે.
સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા સેમિકન્ડક્ટર વાયુઓને નીચે મુજબ વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે:
(i) ક્ષતિગ્રસ્ત/ઝેરી:એચસીએલ、BF3、WF6、HBr、SiH2Cl2、NH3、PH3、Cl2、બીસીએલ3…
(ii) જ્વલનશીલ: H2,સીએચ૪,સીએચ૪、PH3、AsH3、SiH2Cl2,B2H6,CH2F2,CH3F,CO…
(iii) જ્વલનશીલ: O2, Cl2, N2O, NF3…
(iv) નિષ્ક્રિય: N2,સીએફ૪、સી2એફ6、સી4એફ8,એસએફ6、CO2、Ne,Kr,તે...

સેમિકન્ડક્ટર ચિપ ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં, લગભગ 50 વિવિધ પ્રકારના ખાસ વાયુઓ (જેને ખાસ વાયુઓ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે) નો ઉપયોગ ઓક્સિડેશન, પ્રસરણ, ડિપોઝિશન, એચિંગ, ઇન્જેક્શન, ફોટોલિથોગ્રાફી અને અન્ય પ્રક્રિયાઓમાં થાય છે, અને કુલ પ્રક્રિયાના પગલાં સેંકડો કરતાં વધુ છે. ઉદાહરણ તરીકે, આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશન પ્રક્રિયામાં PH3 અને AsH3 નો ઉપયોગ ફોસ્ફરસ અને આર્સેનિક સ્ત્રોત તરીકે થાય છે, F-આધારિત વાયુઓ CF4, CHF3, SF6 અને હેલોજન વાયુઓ CI2, BCI3, HBr નો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે એચિંગ પ્રક્રિયામાં થાય છે, SiH4, NH3, N2O ડિપોઝિશન ફિલ્મ પ્રક્રિયામાં, F2/Kr/Ne, Kr/Ne ફોટોલિથોગ્રાફી પ્રક્રિયામાં.

ઉપરોક્ત પાસાઓ પરથી, આપણે સમજી શકીએ છીએ કે ઘણા સેમિકન્ડક્ટર વાયુઓ માનવ શરીર માટે હાનિકારક છે. ખાસ કરીને, કેટલાક વાયુઓ, જેમ કે SiH4, સ્વયં-પ્રજ્વલિત હોય છે. જ્યાં સુધી તેઓ લીક થાય છે, ત્યાં સુધી તેઓ હવામાં ઓક્સિજન સાથે હિંસક પ્રતિક્રિયા આપશે અને બળવાનું શરૂ કરશે; અને AsH3 અત્યંત ઝેરી છે. કોઈપણ સહેજ લીકેજ લોકોના જીવનને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે, તેથી ખાસ વાયુઓના ઉપયોગ માટે નિયંત્રણ સિસ્ટમ ડિઝાઇનની સલામતી માટેની આવશ્યકતાઓ ખાસ કરીને ઊંચી છે.

સેમિકન્ડક્ટર્સને "ત્રણ ડિગ્રી" ઉચ્ચ શુદ્ધતાવાળા વાયુઓની જરૂર પડે છે.

ગેસ શુદ્ધતા

ગેસમાં અશુદ્ધ વાતાવરણની સામગ્રી સામાન્ય રીતે ગેસ શુદ્ધતાના ટકાવારી તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે, જેમ કે 99.9999%. સામાન્ય રીતે કહીએ તો, ઇલેક્ટ્રોનિક ખાસ વાયુઓ માટે શુદ્ધતાની જરૂરિયાત 5N-6N સુધી પહોંચે છે, અને તે અશુદ્ધ વાતાવરણ સામગ્રી ppm (ભાગ પ્રતિ મિલિયન), ppb (ભાગ પ્રતિ અબજ), અને ppt (ભાગ પ્રતિ ટ્રિલિયન) ના વોલ્યુમ ગુણોત્તર દ્વારા પણ વ્યક્ત થાય છે. ઇલેક્ટ્રોનિક સેમિકન્ડક્ટર ક્ષેત્રમાં ખાસ વાયુઓની શુદ્ધતા અને ગુણવત્તા સ્થિરતા માટે સૌથી વધુ આવશ્યકતાઓ હોય છે, અને ઇલેક્ટ્રોનિક ખાસ વાયુઓની શુદ્ધતા સામાન્ય રીતે 6N કરતા વધારે હોય છે.

શુષ્કતા

ગેસમાં ટ્રેસ વોટરનું પ્રમાણ, અથવા ભીનાશ, સામાન્ય રીતે ઝાકળ બિંદુમાં વ્યક્ત થાય છે, જેમ કે વાતાવરણીય ઝાકળ બિંદુ -70℃.

સ્વચ્છતા

ગેસમાં પ્રદૂષક કણોની સંખ્યા, µm ના કણ કદવાળા કણો, કેટલા કણો/M3 માં દર્શાવવામાં આવે છે. સંકુચિત હવા માટે, તે સામાન્ય રીતે અનિવાર્ય ઘન અવશેષોના mg/m3 માં દર્શાવવામાં આવે છે, જેમાં તેલનું પ્રમાણ શામેલ છે.