由于美國調整芯片出口規則，中國對芯片國產化的重視程度越來越高，并定下了2025年將芯片自給率提高到70%的目標，國內半導體行業也掀起了投資熱潮。近年來，隨著國家的對于集成電路產業的重視以及資本的支持，國內的集成電路產業發展迅速，但是與國外仍有不小的差距，特別是在上游的半導體材料等領域，更是差距巨大。不過，隨著國內半導體制造的崛起，也推動了半導體材料的國產化進程。雖然目前各大主要品類的半導體材料領域均有國內企業涉足，但整體對外依存度仍在 60%以上，特別是大尺寸半導體硅片、光刻膠、電子特氣等材料更為依賴進口，進口替代空間巨大。除技術難題外，還有一個阻絆我們半導體制造的崛起的難題：在芯片制程中要使用到極高毒性,腐蝕性及易燃性氣體、液體和大量可燃性塑材。

在目前工藝技術較為先進的半導體晶圓代工廠的制造過程中，全部工藝步驟超過450道，其中大約要使用50種不同種類的氣體。一般把氣體分為大宗氣體和特種氣體兩種。大宗氣體一般是指集中供應且用量較大的氣體，特種氣體主要有各種摻雜用氣體、外延用氣體、離子注入用氣體、刻蝕用氣體以及其他廣為各種制程設備所使用的惰性氣體等。

如沉積工藝中作為所用的NH3氨氣、O2氧氣等，

光刻時常用的H2氫氣等，

刻蝕時常用的HCL氯化氫、Cl2氯氣、F2氟氣等。

熱處理時常用的O2氧氣和H2氫氣等。

腔室清洗時常用的鹵化物HCI氯化氫、Cl2氯氣、HF氟化氫、HBr溴化氫和O2氧氣等以及離子注入法作為n型硅片離子注入磷源、砷源的PH 3磷化氫和AsH3砷化氫等。

從以上的應用可以看出，氣體在半導體晶圓代工廠有著非常重要的作用。因為各種氣體的特性不同，所以要設計出不同的氣體來滿足各種不同制程的需求。

半導體制造業所使用的特種氣體一般按其使用時的特性，可分為易燃性氣體、毒性氣體、腐蝕性氣體、惰性氣體和氧化性氣體五大類。

隋性氣體本身一般不會直接對人體產生傷害，在氣體傳輸過程中，相對于安全上的要求不如以下其他氣體嚴格。惰性氣體具有窒息特性，不開闊空間下發生少量泄漏不會使人窒息而造成工傷事故；

易燃性氣體一般指可發生自燃、易燃的可燃氣體。當環境溫度達到一定時，PH3等氣體也會產生自燃。可燃易燃氣體都有一定的著火燃燒爆炸范圍，即上限、下限值。此范圍越大的氣體起爆炸燃燒危險性就越高，屬于易燃氣體有H2,NH3,PH3, 等等；

毒性氣體是指在半導體制造行業中使用的氣體很多都是對人體有害、有毒的。如PH3、NH3、HCL、CL2、AsH3、CO等氣體在工作環境中的允許濃度極微，因此在貯存、輸送以及使用的過程中都要求特別的小心。一般都應該采取特定的技術措施來控制使用這些氣體；

腐蝕性氣體通常同時也兼有較強的毒性。腐蝕性氣體在干燥狀態下一般不易侵蝕金屬，但在遇到水的環境下就顯示出很強的腐蝕性，如HCl, HF, 等；

氧化性氣體有較強的氧化性，一般同時具有其他特性，如毒性或腐蝕性等。屬于這類的氣體有ClF3 ,Cl2,NF3等。

半導體制造業被美國(FMS)組織列為”極高風險”的行業。主要是因為它在制程中要使用到極高毒性,腐蝕性及易燃性氣體、液體和大量可燃性塑材，再加上無塵室的密閉作業環境及回風系統,所有這些因素都大大增加了半導體廠房的風險。作為半導體晶圓代工廠氣體的使用者，每一位工作人員都應該在使用前對各種危險氣體的安全數據加以了解，并且應該知道如何應對這些氣體外泄時的緊急處理程序。一般來講，我們將有三重保障來防范萬一有意外發生的危險氣體外泄進入到工作環境中。一個是特種氣體的氣瓶以及全部經過正負壓測漏的氣體輸送管路；第二個是持續不斷的排氣抽風系統（Exhaust），管路節點如氣瓶柜、VMB、工作臺等均具有很強排氣抽風系統，以確保每一管路節點外圍都處于負壓環境。若發生微量的有毒氣體的泄漏，排氣抽風系統將第一時間抽出。另外一個很重要的是：根據現行國家標準《特種氣體系統工程技術規范》GB50646-2011和《有毒氣體檢測報警儀技術條件及檢驗方法》HG23006中的有關規定，同時結合半導體工廠使用氣體檢測裝置產品的快速響應要求作出檢測報警響應時間規定。要求處于抽風口或環境點安裝毒性氣體偵測器及系統，若發生任何有毒氣體的泄漏將會被氣體偵測系統所偵測到，這個控制系統將根據氣體外泄對人體危害的大小來確定整個氣體輸送系統的相關互鎖動作，嚴重時緊急關閉上游所有氣源，同時會驅動中央控制室和現場的相關報警系統LAU，甚至會驅動全廠的自動語音廣播系統通知立即疏散，要求相關人員迅速撤離報警區域。因此只要工程技術人員嚴格按照所制定的標準作業程序操作，所有這些安全裝置都將確保人員不會有安全上的顧慮。

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審核編輯 黃昊宇