从芯片到面板：半导体产业链中不同环节对气体的需求差异

半导体产业作为现代工业的基石，其制造过程高度依赖各类特殊气体。无论是芯片制造还是面板生产，不同环节对气体的种类、纯度和使用方式均有显著差异。本文将从半导体产业链出发，探讨各关键环节对气体的需求特性，帮助读者理解气体在半导体行业中的战略价值。

一、芯片制造中的气体应用

芯片制造主要包含晶圆制造、晶圆加工（前段工艺）、封装测试（后段工艺）等阶段。其中，晶圆加工过程对高纯气体的依赖最为显著。

1. 光刻工艺

在光刻工艺中，为形成图形结构，需要使用惰性气体（如氮气）来保持光刻环境的洁净和干燥，防止光刻胶受到水汽影响。同时，氦气也用于先进光刻设备的冷却和对准系统中。

2. 蚀刻与薄膜沉积

等离子体蚀刻和化学气相沉积（CVD）、原子层沉积（ALD）等技术广泛使用特种气体：

• 蚀刻气体：如六氟化硫（SF₆）、氯气（Cl₂）、氟化碳类气体（CF₄、CHF₃）等，用于刻蚀不同材质的薄膜。

• 沉积气体：如硅烷（SiH₄）、氨气（NH₃）、氮气（N₂）、氢气（H₂）等，用于形成绝缘层或导电层。

3. 掺杂工艺

离子注入过程中使用的气体如磷烷（PH₃）、砷烷（AsH₃）、硼烷（B₂H₆）等，用于在晶圆中引入杂质，调控其电性特征。

4. 清洗与载气

超高纯氢气（H₂）、氮气（N₂）、氩气（Ar）等用于工艺腔体的清洗、吹扫以及作为载气输送其它反应气体。对纯度要求极高（通常为 99.9999% 以上），以避免污染导致良率下降。

二、封装测试环节的气体需求

封装过程中虽然对气体的种类和纯度要求略低于前段制程，但仍有重要用途：

• 惰性保护：焊接或封装过程中使用氮气或氩气保护芯片不被氧化。

• 冷却与压力控制：部分等离子封装工艺中仍需用到氦气等冷却介质。

• 气密测试：使用氦气进行气密性检测，检测封装完整性。

  
  

三、面板制造环节的气体需求

在平板显示器（如LCD、OLED）生产中，气体的应用也十分广泛，但重点与芯片制造略有差异。

1. TFT 背板制程

• 蚀刻气体：使用氟化气体（如CHF₃、SF₆）对金属或氧化物薄膜进行图形转移。

• 沉积气体：CVD工艺中用到SiH₄、NH₃等，用于沉积SiNx、SiOx等绝缘层。

2. OLED 发光层蒸镀

• OLED面板制造中蒸镀工艺必须在高真空环境中进行，氮气用于系统清洗与吹扫，确保工艺洁净度。

• 氦气用于冷却镀膜设备。

3. 氧气/臭氧的使用

部分ITO（氧化铟锡）清洗或退火过程中使用高纯氧气或臭氧，提高薄膜表面性能。

四、不同环节对气体的需求差异