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电子发烧友 电子技术论坛 电子气体系统技术应用现状和发展趋势 李东升 黄勇 （上海正帆超净技术有限公司，上海 201108 ） 摘要： 论述了电子气体输送系统的各种技术现状和特点，并就高纯度、大流量、严格的安全 措施和大力降低建设成本四个方面预测了其发展趋势。 关键词：电子气体，特种气体，大宗特气，输送系统，纯度控制 1．现状 电子气体是超大规模集成电路、平面显示器件、化合物半导体器件、太阳能电池、光纤等电 子工业生产不可缺少的原材料，它们广泛应用于薄膜、刻蚀、掺杂、气相沉积、扩散等工艺。 例如在目前工艺技术较为先进的超大规模集成电路工厂的晶圆片制造过程中，全部工艺步骤 超过450 道，其中大约要使用50 种不同种类的电子气体。电子气体输送系统是指为满足工 艺制程的需求，在充分保证工艺和产品安全使用的前提下，将电子气体从气源端无二次污染、 控制工艺需求的流量和压力等参数、稳定地输送到工艺生产设备的用气点。根据气体性质和 供应包装的不同，一般电子气体可划分为大宗普通气体、特种气体和大宗特种气体。 目前电子消费品的种类繁多以及升级换代日趋频繁，同类产品的不同制造规模、不同级别档 次的生产工厂和科研机构共存。基于投资规模和产品档次的不同的实际要求，工业界对电子 气体输送系统基本有以下三类需求： 1.1 大规模供气系统 大规模供气系统主要针对大规模量产的 8-12 英寸（1 英寸=25.4 毫米） 超大规模集成电路 厂（气体种类包括SiH4、N2O 、CO2、 C2F6 、 NH3 等），100MW 以上的太阳能电池生产 线（气体种类包括NH3 ），发光二极管的磊晶工序线（气体种类包括NH3 ）、5 代以上液晶 显示器工厂（气体种类包括SiH4、NH3 、NF3 ）、光纤（气体种类包括SiCL4）、硅材料外延 生产线（气体种类包括HCL ）等行业。它们的投资规模巨大，采用最先进的工艺制程设备， 用气需求量大，对稳定和不间断供应、纯度控制和安全生产提出最严格的要求。 上述工厂的大宗普通气体多采用现场制气(On-site)或工业园区管道(Pipeline)集中供应方式， 一个年产5 万片的8 英寸 超大规模集成电路厂高纯氮气的需求超过5,000Nm3/h，发光二极 管的磊晶工序线和硅外延生产线的氢气需求超过100Nm3/h。 除了普通钢瓶（50L 及以下）包装的特种气体外，还有多种类的特种气体都普遍采用大包装 容器，由此它们被称为大宗特气，包括Y-钢瓶（450L ），T-钢瓶（980L ），集装格（940L ）， ISO 罐（22,500L ），鱼雷车（13,400L）等。 大宗特气供应系统（BSGS ）采用全自动PLC 控制器，彩色触摸屏；气体面板采用气动阀门 和压力传感器，可实现自动切换，自动氮气吹扫，自动真空辅助放空；多重安全防护措施， 泄漏侦测，远程紧急切断；专用氮气吹扫起源等等。特种气体采用独立气源，多用点采用 1 电子发烧友 电子技术论坛 VMB 或VMP 分路供应，VMB 或VMP 采用支路气动阀，氮气吹扫，真空辅助排空等。由 于BSGS 气源总量大，多采用独立的气体房，独立的抽风系统。 1.2 常规供气系统 常规供气系统主要应用于4-6 英寸 大规模集成电路厂，50MW 以下的太阳能电池生产线， 发光二极管的芯片工序线以及其它用气量中等规模的电子行业。它们的投资规模中等，生产 线可能是二手设备，对气体纯度控制的要求不苛刻，系统配备在满足安全的前提下尽量简单， 节省投资。 常规供气系统的大宗普通气体多建立现场气站，采用现场液体储罐（LIN, LOX, LAR ）或集 装格(H2, He)供应方式。气体由管路系统输送至厂房，直接开三通送至用气点。 特种气体采用普通钢瓶（50L ）供气。特气输送系统采用气瓶柜。配置全自动PLC 控制器， 彩色触摸屏；气体面板采用气动阀门和压力传感器，可实现自动切换，自动氮气吹扫，自动 真空辅助放空；多重安全防护措施，泄漏侦测，远程紧急切断；专用氮气吹扫起源等等。 VMB 采用支路气动阀，氮气吹扫，真空辅助排空。惰性气体多采用半自动气瓶架，继电器 控制，自动切换，手动吹扫，手动放空；VMB 主管气动阀，氮气吹扫；支路气动阀，氮气 吹扫，真空辅助排空。气体房和抽风系统根据气体性质进行分类。 1.3 简单供气系统 简单供气系