對于純度和干燥度的控制，我國CBJ73—84《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》中指出，“高純氣體系指純度大于或等于99.9995%，含水量小于5ppm氣體。”日本把微電子生產(chǎn)中所采用的氣體，按其不同的品位，具體分為下列幾個不同的檔次：
1.超高純氣體 氣體中雜質(zhì)總含量控制在1ppm以下，水份含量控制在0.2~1ppm。
2.高純氣體 氣體中雜質(zhì)總含量控制在5ppm以下，水份含量控制在3 ppm以內(nèi)。
3.潔凈氣體 氣體中雜質(zhì)總含量控制在10 ppm以下,對水份含量未作嚴(yán)格規(guī)定。
上述規(guī)定，都未涉及潔凈度。我們知道集成電路的生產(chǎn)，幾乎都是在潔凈環(huán)境中進(jìn)行，是防止塵埃粒子污染微電子產(chǎn)品所必需的。所以，對潔凈的生產(chǎn)環(huán)境絕不允許采用不潔凈的氣體來破壞，必須使氣體的潔凈度與潔凈環(huán)境保持一致，根據(jù)相關(guān)資料以及近些年公司相關(guān)工程的經(jīng)驗進(jìn)行了一些歸納。
一、高純氣體特種氣體的概念
半導(dǎo)體集成電路制造所需要的高純氣體主要分為兩大類：
1.普通氣體：也叫大宗氣體，主要有：H2 、N2 、O2 、Ar 、He等。
2.特種氣體：主要指各種摻雜用氣體、外延用氣體、離子注入用氣體、刻蝕用氣體等。
半導(dǎo)體制造用氣體按照使用時的危險性分類：
1.可燃、助燃、易燃易爆氣體：H2 、CH4、H2S、NH3 、SiH4、PH3 、B2H6、SiH2CL3、CLF3、SiHCL3等
2.有毒氣體：AsH3、PH3 、B2H6等
3.助燃?xì)怏w：O2 、N2O、F2 、HF等
4.窒息性氣體：N2 、He 、CO2、Ar等
5.腐蝕性氣體：HCL 、PCL3 、POCL3 、HF、SiF4、CLF3等
二.特種氣體供應(yīng)系統(tǒng)
特種氣體的供應(yīng)方式截至目前為止，幾乎皆用鋼瓶的方式進(jìn)行。一般常用的為高壓鋼瓶，依其填充的氣體特性有分為氣態(tài)和液態(tài)兩種。一般氣體依液態(tài)儲存于鋼瓶內(nèi)，瓶內(nèi)壓力較高，所以方式是選用吸附式氣態(tài)鋼瓶，以氣體分子與吸附劑間的范德瓦力將氣體吸附于吸附劑孔隙中，其優(yōu)點為供氣壓力低于一個大氣壓，無任何泄漏的危險，且供氣量為普通高壓鋼瓶的10倍，低蒸汽壓的氣體以液態(tài)儲存于鋼瓶內(nèi);針對易燃易爆，有毒性腐蝕性的氣體，常將鋼瓶至于特氣柜中，再通過管路將氣體供應(yīng)至現(xiàn)場附近的閥箱，經(jīng)過一系列的控制而后進(jìn)入用氣點;一般惰性氣體以開放式的氣瓶架和閥盤供應(yīng);具體方式如下：
現(xiàn)場制氣、管道供氣
這種供氣方式時將制氣設(shè)備建造在用氣量較大或者用氣品種較多的工廠內(nèi)或按區(qū)域設(shè)置供應(yīng)周邊各單位用氣;
1-中壓貯氣罐;2-調(diào)壓閥組;3-氣體過濾器;4-液態(tài)氣體貯罐;5-汽化器;6-安全閥; 7-自動控制閥;8-氣體純化裝置;9-流量計;10-末端氣體過濾器;11-末端氣體純化器;12-用氣點;13-高壓氣體壓縮機;14-高壓氣體貯罐(P=15~20MPa)
外購氣體供氣
由集中制氣工廠制取的液態(tài)氣體由低溫液態(tài)氣體貯罐槽車運送至用氣工廠，再使用工廠設(shè)置低溫液態(tài)氣體貯罐，將液態(tài)氣體槽車中的液態(tài)氣體抽送入液態(tài)氣體貯罐貯存，根據(jù)工廠用氣量，液態(tài)氣體由貯罐送出經(jīng)汽化器化為氣體后，經(jīng)由調(diào)壓器組調(diào)壓并經(jīng)氣體過濾器送去使用車間，若氣體純度或雜質(zhì)含量不能滿足使用要求，則需要再在車間內(nèi)設(shè)置末端提純裝置，對氣體進(jìn)行提純并去除雜質(zhì)，同時為滿足不同需求，還應(yīng)在工廠使用車間末端或在車間內(nèi)集中設(shè)置不同過濾精度的氣體過濾器，示意圖如下：
外購氣體鋼瓶供氣
外購氣體鋼瓶集中存放在工廠的氣瓶間(庫)中，氣瓶中高壓氣體經(jīng)氣體總線，減壓閥組匯集，減壓至壓力經(jīng)氣體純化裝置純化后供氣。為確保連續(xù)供氣，氣體鋼瓶一般分為兩組，交替放氣，根據(jù)產(chǎn)品工藝要求，選擇滿足供氣品質(zhì)的氣體純化裝置或在用氣點處設(shè)置末端氣體純化裝置。
1-鋼瓶及總線2-減壓閥組;3-調(diào)壓裝置;4-氣體純化裝置; 5-末 氣 體 純 化 器;6-氣 體 過 濾 器;7-用 氣 點
其他：實驗室氣體管路系統(tǒng)規(guī)范，實驗室集中供氣工程要求
實驗室氣體采用集中供氣方式，由實驗室外專用供氣區(qū)域用管路引進(jìn)。除了潔凈空氣由空氣壓縮系統(tǒng)直接產(chǎn)生外，其余氣體都是采用高壓氣瓶供氣。每種氣體都要有主供和備供氣瓶，并安裝自動切換面板進(jìn)行供氣控制，保證不間斷供氣。另外主要的控制閥門和減壓閥門都應(yīng)安裝在實驗室外。
實驗室氣體由不銹鋼管(BA級)路輸送，一般1.5米內(nèi)并必須有支架固定在墻面。在實驗室內(nèi)所有管路安裝在天花板下方，沿墻進(jìn)行明設(shè)。所有管路標(biāo)明連接的氣體。氣體管路每隔1.5米的距離，都要有明確標(biāo)示，同時指示氣體的流向。
所有減壓器都需要連接一條通出氣體存藏區(qū)的排氣管路。易燃、氧化氣體排氣管路不能并在一起。
所有設(shè)計和施工必須符合相關(guān)的規(guī)范和要求，如：《科學(xué)實驗室建筑設(shè)計規(guī)范》–JGJ 91-93;《氫氣使用安全技術(shù)規(guī)程》-GB 4962-1985;《現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范》-GB50236-1998。(上海圖勃氣體工程有限公司)
所有氣體管路都由高質(zhì)量的、完全退火型、無縫連接的不銹鋼管(BA級)組成。銅管只使用在氣體管路的末端，對氣體純度要求不是太嚴(yán)格的地方。(比如通風(fēng)柜)。
高純氣體管道不得和電纜、導(dǎo)電線路同架鋪設(shè)。易燃?xì)怏w，如乙炔需要和其他氣體分開單獨引入。氫氣管道若與其他可燃?xì)怏w管道平行敷設(shè)時，其間距不應(yīng)小于0.5M;交叉敷設(shè)時間距不應(yīng)小于0.25M。分層敷設(shè)時氫氣管道應(yīng)位于上方。
壓縮空氣在管路上有過濾雜質(zhì)和水分的凈化裝置，此凈化裝置需要并聯(lián)一路，用單獨的閥門隔離，以方便對過濾裝置進(jìn)行維修。
高純氣體管路的連接為無縫焊接。連接到閥門或調(diào)節(jié)裝置時才可以使用接頭配件。
每個實驗室都要有單獨的控制閥、減壓閥和壓力表。
引到工作臺的氣體管路要安裝單獨的控制閥。工作臺上要均勻排放各種氣體的控制閥門。在氦氣管路前面建議安裝氣體凈化裝置。
每隔1.5米左右，氣體管路就需要有支架。另外根據(jù)氣體管路彎曲的半徑，設(shè)置合適的支架位置。所有彎曲處都要有支撐。氣體管路所有的支架都要進(jìn)行鍍鋅防腐處理。
不銹鋼管件在現(xiàn)場安裝時方可啟封，啟封后均要適用5N的高純氣體吹掃后才能接入系統(tǒng)。整個系統(tǒng)安裝完成后，還要再使用5N的高純氮氣進(jìn)行大流量吹掃，以確保整個系統(tǒng)的潔凈度。
供氣系統(tǒng)安裝完成后，高純氣體根據(jù)要求進(jìn)行相關(guān)的強度測試、密封測試和穩(wěn)定性測試。
