工业气体在半导体制造中扮演着至关重要的角色，几乎贯穿晶圆生产、芯片制造、封装测试等全流程。以下是主要气体及其应用场景的详细分类：

       一、硅材料制备

       高纯氢气（H₂）

       用于多晶硅生产（如西门子法），将三氯氢硅（SiHCl₃）还原为高纯硅。

       保护气氛：防止硅在高温下氧化。

       氩气（Ar）

       单晶硅生长（直拉法CZ法）时的惰性保护气体，避免熔硅污染。

       二、晶圆制造关键工艺-光刻工艺

      超纯氮气（N₂）

      光刻机环境净化，防止尘埃和氧气影响紫外激光。

      吹扫光刻胶溶剂，减少缺陷。

      氦气（He）

      用于DUV（深紫外）光刻机的透镜冷却，维持温度稳定性。

       薄膜沉积（CVD/PVD）

       硅烷（SiH₄）、二氯硅烷（SiH₂Cl₂）

      化学气相沉积（CVD）形成二氧化硅（SiO₂）或氮化硅（Si₃N₄）绝缘层。

       氨气（NH₃）

      与硅烷反应生成氮化硅薄膜。

      钨六氟化物（WF₆）

      沉积金属钨互连线。

      蚀刻工艺

      氟基气体（CF₄、C₄F₈、SF₆、NF₃）

      干法蚀刻硅、氮化硅等材料（等离子体蚀刻）。

      氯气（Cl₂）、氯化氢（HCl）

      蚀刻金属层（如铝）及Ⅲ-Ⅴ族化合物（如GaAs）。

      氧气（O₂）

      灰化去除光刻胶，或调节蚀刻选择性。

      掺杂工艺

      磷烷（PH₃）、硼烷（B₂H₆）

      离子注入或扩散法引入磷、硼杂质，形成P/N型半导体。

      砷烷（AsH₃）

      用于高浓度N型掺杂（剧毒，需严格管控）。

      三、封装与测试

      氮气（N₂）

      封装过程中的惰性保护，防止焊点氧化。

      氢气（H₂）

      还原性气氛，改善键合质量。

      混合气体（如N₂/H₂）

      回流焊时减少氧化缺陷。

      四、其他关键应用

      超纯氧气（O₂）

      热氧化生成SiO₂栅极介电层。

      氖气（Ne）、氪气（Kr）

      准分子激光光源（如KrF、ArF光刻机）。

      二氧化碳（CO₂）

      激光切割和清洗晶圆。

      五、气体纯度和安全要求

      纯度等级：通常需达到ppt级（99.9999999%），尤其对水氧敏感工艺（如MOCVD）。

      安全挑战：

      硅烷、磷烷等自燃性气体需特殊输送系统。

      HF、HCl等腐蚀性气体需双层管道。

      尾气处理：NF₃、SF₆等温室气体需分解回收。

      六、新兴技术的影响

      先进制程（3nm以下）：需要更高纯度的气体及更精确的流量控制。

      第三代半导体（GaN、SiC）：MOCVD工艺依赖氨气（NH₃）和有机金属源。

      绿色制造：NF₃替代品（如F₂）的研发以减少碳排放。

      工业气体是半导体制造的“血液”，其质量控制直接影响芯片良率。随着工艺进步，气体供应链（如电子级特气国产化）成为行业竞争的关键环节。