本文深度解析半导体化学气相沉积(CVD)设备中高纯度气体供应系统的核心技术，揭示其对薄膜质量、工艺稳定性的关键影响，并介绍气体纯化、精准控压及安全监测等关键特性。

一、高纯度气体的工艺价值

在先进制程中，气体纯度要求已达：

主流工艺：≥99.999%(5N)

特种工艺：≥99.9999%(6N)

杂质(如水分、氧气、颗粒物)会导致：

薄膜缺陷：针孔、裂纹密度增加;

反应异常：前驱体分解不完全;

器件性能退化：漏电流增大、寿命缩短。

二、气体供应系统核心挑战

纯化技术：

需去除ppt级杂质(如CO、COS);

采用多级过滤+催化转化技术。

压力控制：

反应腔压力需稳定在±0.1 Torr;

应对前驱体气体粘性差异(如NH₃与WF₆)。

泄漏防护：

危险气体(如SiH₄、Cl₂)泄漏量需<1×10⁻⁶ scc/s;

集成红外传感器+紧急切断阀。

三、设备关键技术特性

1. 气体纯化系统

双塔吸附：交替使用分子筛和活性炭，脱水效率>99.999%;

催化氧化：将CO转化为CO₂，去除效率>99.5%;

膜过滤：0.1μm级滤芯拦截颗粒物。

2. 压力与流量控制

电容薄膜规：实时监测压力，精度±0.05 Torr;

质量流量计(MFC)：动态调节流量，精度±0.2% FS;

脉冲供气模式：通过开关阀实现纳米级流量调整。

3. 安全监测系统

泄漏检测：红外光谱仪扫描特征吸收峰;

紧急处理：自动触发氮气吹扫+废气中和;

数据追溯：记录气体批次、纯度及使用时间。

四、先进工艺应用实例

EUV光刻胶沉积：

使用6N级Ar气，确保光刻胶均匀涂覆;

压力波动控制在±0.05 Torr，避免图案变形。

钴互连工艺：

Co前驱体气体需-40℃冷冻储存，气化后纯度>5N;

采用低温MFC(-20℃工作)防止冷凝。

五、未来技术趋势

智能化气体管理：

AI预测气体用量，优化更换周期;

绿色气体技术：

开发低全球变暖潜值(GWP)前驱体;

原位纯化：

在设备内部集成微型纯化模块，减少输送污染。

结语

高纯度气体供应系统是半导体CVD设备的“生命线”，其纯化效率、压力控制精度及安全性直接决定工艺良率。建议企业优先选择具备双塔吸附、催化氧化及智能监测功能的设备，并定期进行气体纯度审计(建议每季度一次)，以保障先进制程稳定性。