在半導體制造業(yè)中，氣體的使用極為廣泛，通常可以分為兩類：一類是使用量較大的大宗氣體（Bulk Gas），另一類是用量較少但至關重要且危險系數(shù)較高的特殊氣體（Specialty Gas，簡稱特氣）。

 

一、特氣的定義與特征

特殊氣體（特氣）通常指在半導體生產工藝中使用量較小，但極少量便足以對人體造成生命威脅或嚴重損害的氣體。這類氣體多具有毒性、易燃性、腐蝕性，或者是需要特殊條件來存儲、輸送及使用的特殊性能。
與大宗氣體（如氮氣、氧氣等）不同，特氣的存儲和使用過程需要嚴格控制，并且通常需要專門設計的設備、管道和安全系統(tǒng)來保障生產環(huán)境的安全性。

二、特氣的分類與具體特性
根據(jù)PDF所示，特氣主要可以分為以下幾類：
1. 易燃性氣體（Flammable Gas）
易燃性氣體的燃點低，一旦泄漏并與其他氣體混合，極易引起燃燒甚至爆炸。這類氣體包括：•硅烷（SiH4）•磷化氫（PH3）•氫氣（H2）•甲烷（CH4）
2. 毒性氣體（Toxic Gas）
毒性氣體具有強烈的反應性，會嚴重危害人體機能，甚至致命。典型的毒性氣體有：•一氧化碳（CO）•氮氧化物（NO）•三氟化氯（ClF3）•砷化氫（AsH3）
3. 腐蝕性氣體（Corrosive Gas）
這類氣體極易與水分產生酸性物質，造成腐蝕，對人體與設備都有極大的破壞性，代表性氣體有：•氨氣（NH3）•四氟化硅（SiF4）•氯氣（Cl2）•三氯化硼（BCl3）
4. 低壓性/保溫氣體（Heat Gas）
此類氣體通常呈黏稠液態(tài)，儲存與輸送需要加熱保溫，以維持氣態(tài)輸送，代表氣體包括：•六氟化鎢（WF6）•三氯化硼（BCl3）•二氯硅烷（DCS）
5. 惰性氣體（Inert Gas）

又稱窒息性氣體，此類氣體泄漏后會降低空氣中的氧含量至危險水平（16%~6%以下），造成人體缺氧窒息甚至死亡，典型的氣體有：•六氟化硫（SF6）•八氟環(huán)丁烷（C4F8）•一氧化二氮（N2O）

三、特氣的具體應用領域

在半導體的不同制造工藝中，不同的特氣有不同的具體用途，以SMIC工廠為例：•薄膜制程（Thinfilm）常使用硅烷（SiH4）、氯氣（Cl2）、六氟化鎢（WF6）等特氣。

•蝕刻制程（Etch）中大量應用四氟化碳（CF4）、三氟化氯（ClF3）等高反應性氣體。•擴散制程（Diffusion）中則會使用一氧化二氮（N2O）、氦氧混合氣（He/O2）等。

四、特氣供應系統(tǒng)的組成與安全保障
特殊氣體供應系統(tǒng)包括以下關鍵組成部分：
1. 氣瓶柜（Gas Cabinet）與氣瓶架（Gas Rack）

氣瓶柜根據(jù)實際需求可設計成單瓶、雙瓶、三瓶架構，并具備多種安全防護功能，如：•鋼瓶閥自動切斷裝置（Shut Boy）•UV/IR火焰探測器•灑水裝置（Sprinkler）•

緊急停氣按鈕（EMO）•氣體泄漏檢測（DPS/DPG）•防爆玻璃與通風系統(tǒng)

2. 閥件分流箱（VMB）和閥件分流盤（VMP）
這兩種裝置主要用于特氣的精密控制和安全輸送，一般設計成4-stick、8-stick或10-stick等多種規(guī)格。其安全配置包括緊急停氣按鈕（EMO）、泄漏檢測裝置、防爆玻璃等設施。
3. 管路系統(tǒng)（Gas Piping System）

根據(jù)氣體特性，不同氣體對應不同的管道材質和輸送設計，如：•高純度不銹鋼管（S.S.316L）用于毒性或惰性氣體；•雙層管路（Double Wall）用于高危氣體以增強安全性；

•需要加熱保溫的氣體管路則配備熱追蹤（Heat Tracing）系統(tǒng)。

五、特氣安全防護與使用規(guī)范

由于特氣本身具備極高的危險性，其使用必須嚴格遵守安全規(guī)范：•現(xiàn)場需配置實時氣體監(jiān)測與報警系統(tǒng)；•必須具備自動安全聯(lián)鎖與緊急停機功能；

•從業(yè)人員必須接受全面的氣體特性培訓；•定期進行設備檢查與維護，防止泄漏或意外發(fā)生。

特殊氣體（特氣）雖然在半導體生產中用量相對較少，但其關鍵作用無可替代。

合理設計并規(guī)范操作特氣的供應與使用系統(tǒng)，確保其安全性與穩(wěn)定性，不僅對保障人員安全至關重要，也對生產的高效與產品質量起著決定性作用。

隨著半導體工藝持續(xù)向高精尖邁進，特氣供應系統(tǒng)將進一步發(fā)展為更安全、高效與智能化的系統(tǒng)，這也必將是半導體產業(yè)的長期趨勢之一。