比較的高度な製造プロセスを持つ半導体ウェハファウンドリの製造プロセスでは、約50種類のガスが必要となります。ガスは一般的にバルクガスと特殊ガス.

マイクロエレクトロニクスおよび半導体産業におけるガスの応用 ガスの使用は、半導体プロセスにおいて常に重要な役割を果たしており、特に半導体プロセスはさまざまな産業で広く使用されています。ULSI、TFT-LCDから現在のマイクロ電気機械システム（MEMS）産業に至るまで、半導体プロセスは、ドライエッチング、酸化、イオン注入、薄膜堆積などを含む製品製造プロセスとして使用されています。

例えば、チップが砂から作られていることは多くの人が知っていますが、チップ製造の全工程を見ると、フォトレジスト、研磨液、ターゲット材料、特殊ガスなど、他にも多くの材料が必要であり、これらは不可欠です。後工程のパッケージングにも、基板、インターポーザ、リードフレーム、ボンディング材など、さまざまな材料が必要です。半導体製造コストにおいて、電子用特殊ガスはシリコンウェハーに次いで2番目に大きな材料であり、マスクとフォトレジストがそれに続きます。

ガスの純度は部品の性能と製品の収率に決定的な影響を与え、ガス供給の安全性は従業員の健康と工場操業の安全性に直結します。なぜガスの純度が製造ラインと従業員にこれほど大きな影響を与えるのでしょうか？これは誇張ではなく、ガス自体の危険性に起因するものです。

半導体産業における一般的なガスの分類

普通のガス

普通ガスはバルクガスとも呼ばれ、純度要件が5N未満で生産量と販売量が多い工業用ガスを指します。製造方法の違いにより、空気分離ガスと合成ガスに分類できます。水素（H2）、窒素（N2）、酸素（O2）、アルゴン（A2）など。

特殊ガス

特殊ガスとは、特定の分野で使用され、純度、種類、特性に関して特別な要件がある工業用ガスを指します。主にSiH4、PH3、B2H6、A8H3、塩酸、CF4、NH3、POCL3、SIH2CL2、SIHCL3、NH3, BCL3、SIF4、CLF3、CO、C2F6、N2O、F2、HF、HBR、SF6… 等々。

特殊ガスの種類

特殊ガスの種類：腐食性、有毒、可燃性、燃焼促進性、不活性など。
一般的に使用される半導体ガスは、以下のように分類されます。
（i）腐食性／毒性：HCl、BF3、 WF6、HBr、SiH2Cl2、NH3、 PH3、Cl2、BCl3…
（ii）可燃性：H2、CH4、SiH4、PH3、AsH3、SiH2Cl2、B2H6、CH2F2、CH3F、CO…
（iii）可燃性：O2、Cl2、N2O、NF3…
（iv）不活性：N2、CF4、C2F6、C4F8、SF6、CO2、Ne、Kr、彼…

半導体チップの製造工程では、酸化、拡散、成膜、エッチング、注入、フォトリソグラフィなどの工程で約50種類の特殊ガス（以下、特殊ガスと呼ぶ）が使用され、その工程数は数百に及ぶ。例えば、イオン注入工程ではリン源としてPH3、ヒ素源としてAsH3が使用され、エッチング工程ではフッ素系ガスCF4、CHF3、SF6、ハロゲン系ガスCI2、BCI3、HBrが一般的に使用され、成膜工程ではSiH4、NH3、N2Oが、フォトリソグラフィ工程ではF2/Kr/Ne、Kr/Neが使用される。

以上の点から、半導体ガスの中には人体に有害なものが多いことが分かります。特に、SiH4などの一部のガスは自己発火性があり、漏洩すると空気中の酸素と激しく反応して燃焼し始めます。また、AsH3は非常に毒性が強く、わずかな漏洩でも人命に危険を及ぼす可能性があるため、特殊ガスを使用する制御システムの設計における安全性の要求は特に高いと言えます。

半導体には「3つの段階」を持つ高純度ガスが必要です

ガス純度

ガス中の不純物雰囲気の含有量は、通常、ガス純度のパーセントで表され、例えば99.9999%などと表記されます。一般的に、電子特殊ガスの純度要件は5N～6Nに達し、不純物雰囲気含有量の体積比（ppm（百万分率）、ppb（十億分率）、ppt（兆分率））でも表されます。電子半導体分野では、特殊ガスの純度と品質安定性に対する要求が最も高く、電子特殊ガスの純度は一般的に6N以上です。

乾燥

気体中の微量な水分含有量、すなわち湿潤度は、通常、露点、例えば大気露点-70℃などで表されます。

清潔さ

ガス中の汚染粒子（粒径がμmの粒子）の数は、1立方メートルあたりの粒子数（mg/m3）で表されます。圧縮空気の場合、通常は油分を含む不可避な固体残留物の量（mg/m3）で表されます。