气体管路流量和供应点的关系

高纯气配管技术是高纯气体供气系统的重要组成部分，是能否将符合要求的高纯气体送至用气点仍保持质量合格的关键技术；所谓高纯气配管技术包括系统的正确设计、管件及附件的选择、施工安装和试验测试等内容。近年来以大规模集成电路为代表的微电子产品生产对高纯气体的纯度和杂质含量的日益严格的要求，使高纯气体的配管技术日益受到关注和重视。以下针对高纯气体输送从选材到施工以及验收、日常管理作个简单的概述。

常见气体的种类

电子行业中常见气体的分类：

普通气体，也称大宗气体 (Bulk gas )：氢气(H2)、氮气(N2)、氧气(O2)、氩气(A2)等

特种气体(Specialty gas )主要有：SiH4 PH3 B2H6 A8H3 CL HCL CF4 NH3 POCL3 SIH2CL2 SIHCL3 NH3 BCL3 SIF4 CLF3 CO C2F6 N2O F2 HF HBR SF6……等等；

特殊气体的种类一般可分为：腐蚀性、毒性、可燃性、助燃性、惰性等，一般常用的半导体气体分类如下：

①、腐蚀性 / 毒性：HCl 、BF3、 WF6、HBr、SiH2Cl2、NH3、 PH3、Cl2、 BCl3 …等；

②、可燃性：H2、 CH4、 SiH4、PH3、AsH3、SiH2Cl2、B2H6、CH2F2、CH3F、CO…等；

③、助燃性：O2、Cl2、N2O、NF3…等

④、惰性：N2、CF4、C2F6、C4F8、SF6、CO2、Ne、Kr、He…等；

半导体气体很多是对人体有害。特别是其中有些气体如SiH4的自燃性，只要一泄漏就会与空气中的氧气起剧烈反应，开始燃烧；还有AsH3的剧毒性，任何些微的泄漏都可能造成人员生命的危害，也就是因为这些显而易见的危险，所以对于系统设计安全性的要求就特别高。 

气体的应用范围

气体产品作为现代工业重要的基础原料，应用范围十分广泛，在冶金、钢铁、石油、化工、机械、电子、玻璃、陶瓷、建材、建筑、食品加工、医药医疗等部门，均使用大量的常用气体或特种气体。气体的应用，特别对这些领域的高新技术有重要的影响，是其不可缺少的原料气或工艺气。也只有各种新兴工业部门和现代科学技术的需要和推动，气体工业产品才能在品种、质量和数量等方面得到飞跃发展。

气体在微电子、半导体行业中应用

气体的使用在半导体制程中一直扮演着重要的角色，特别是半导体制程目前已被广泛的应用于各项产业，凡举传统的ULSI、TFT-LCD到现在的微机电(MEMS)产业，皆以所谓的半导体制程为产品的制造流程，其中的制程包括如干蚀刻、氧化、离子布植、薄膜沉积等皆使用到相当多的气体，而气体的纯度则对组件性能、产品良率有着决定性的影响，气体供应的安全性则关乎人员的健康与工厂运作的安全。

高纯管道在高纯气体输送中的意义

在不锈钢熔炼制材过程中，每吨可吸收大约200g的气体。不锈钢材加工完毕，不仅其表面粘有各种污染物，而且在其金属晶格内也吸留有一定量的气体。当管路中有气流通过时，金属所吸留的这部分气体会重新进入气流中，污染纯净气体。当管内气流为不连续流动时，管材对所通过的气体形成压力下吸附，气流停止通过时，管材所吸附的气体又形成降压解析，而解析的气体同样作为杂质进入管内纯净气体中。同时，吸附、解析周而复始，使得管材内表面金属也会产生一定的粉末，这种金属粉尘粒子同样污染管内纯净的气体。管材的这一特性至关重要，为了确保输送的气体的纯净度，不仅要求管材内表面有一个极高的光滑度，而且，应当具有很高的耐磨特性。

腐蚀性能较强的气体时，必须选用耐腐蚀的不锈钢管材作配管，否则，管材将会由于腐蚀而在内表面产生腐蚀斑，严重时会出现大片金属剥离甚至穿孔，从而污染输配的纯净气体。

大流量的高纯、高洁净度气体输配管道的连接，原则上全部采用焊接，要求采用的管材，在施焊时组织不发生变化。含碳过高的材料在焊接时，受焊接部位的透气，使得管内外气体的相互渗透，破坏输送气体的纯度、干燥度和洁净度，导致我们的各项努力全部失去意义。

综上所述，对于高纯气体及特种气体输送管道，必须采用一种特种处理的高纯不锈钢管，至使高纯管道系统(包含管道、管件、阀门、VMB、VMP)在高纯气体配送中占有至关重要的使命。

输配管道洁净技术的一般概念

高纯、洁净气体体输送配管道，是指对输送气体的“三度”有一定的要求或控制。气体纯度：气体中杂质气氛的含量，通常用气体纯度的百分数来表示，如99.9999%,也用杂质气氛含量的体积比ppm 、ppb、 ppt表示；

干燥度：气体中微量水分的含量，或称之为湿量，通常以露点表示，如常压露点-70℃。

洁净度：气体中含有污染物粒子的数量，粒径为µm的粒子，多少粒/M3 来表示，对于压缩空气，通常也用不可避免的固体残留物的多少mg/m3来表示，其中涵盖了含油量。

污染物大小分类：污染物粒子，主要指管道冲刷、磨损、腐蚀产生的金属粒子、大气烟尘粒子，以及微生物、噬菌体以及含湿气体凝聚的液滴等，按其粒径的大小分为：

a、大粒子—粒径在5μm以上

b、粒子—料径在0.1μm-5μm之间

c、超微粒子—粒径小于0.1μm。

特种的气体，用于半导体的高纯度气体（或者叫电子气体）是一种生产半导体、液晶、太阳能电池等各种电子产品时使用的特殊的高纯度气体。从大的方面来说，有用于制作半导体配线的气体材料、用于蚀刻（进行半导体细微加工工程）、用于生产设备清洁工艺的气体。

比方说，三氟化氮是被广泛应用于生产设备的清洁气体（Cleaning Gas），六氟化钨是作为半导体的钨配线材料，其需求正急剧上升。

作为NAND（非挥发性存储半导体）、DRAM（挥发性存储半导体）等存储半导体的蚀刻气体（Etching Gas），氯气、溴化银、氟甲烷、四氟化碳、八氟环丁烷、六氟丁二烯等的需求正在增长。

扩展资料

电子特气是集成电路、平面显示器件、化合物半导体器件、太阳能电池、光纤等电子工业生产中不可缺少的基础和支撑性材料，被广泛应用于薄膜、掺杂、腔室清洗、光刻、刻蚀、清洗、载气、保护气等工艺。2018年电子特气在半导体前道制造所需材料中占比高达18%。

中国电子特气的发展对我国半导体芯片产业的发展起着至关重要的作用，也直接关系到国民经济发展和国家战略安全。

日韩贸易摩擦把半导体材料对一个国家的重要性体现得淋漓尽致，仅仅高纯度氟化氢，光刻胶和氟化聚酰亚胺三种产品就能对整个韩国国民经济构成严重影响。日韩半导体材料事件也为国内半导体产业敲响了警钟，未来半导体材料的国产化进程将会加速。

参考资料来源：百度百科-电子特气

2018 年全球集成电路用电子气体的市场规模达到 45.12 亿美元，同比增长 16%，中国集成电路用电子特气的市场规模约 4.89 亿美元。半导体用电子特气行业增速高，庞大的市场规模，让电子特气的国产替代计划全面加速！

什么是电子特气呢？电子气体是指用于半导体及相关电子产品生产的特种气体。

通常半导体生产行业，将气体划分成常用气体和特殊气体两类。其中，常用气体指集中供给而且使用非常 多的气体，比如 N2、H2、O2、Ar、He 等。特种气体指半导体生产环节中，比如延伸、离子注进、掺和、洗涤、遮掩膜形成过程中使用到一些化学气体，也就是我们现在所说的电子特气，比如高纯度的 SiH4、PH3、AsH3、B2H6、N2O、NH3、SF6、NF3、CF4、BCl3、BF3、HCl、Cl2等，

电子特气按其本身化学成分可分为：硅系、砷系、磷系、硼系、金属氢化物、卤化物和金属烃化物七类。按在集成电路中不同应用途径可分为掺杂用气体、外延用气体、离子注入气、发光二极管用气、刻蚀用气体、化学气相沉积气和平衡气。在半导体工业中应用的有110余种单元特种气体，其中常用的有超过30种。

除了半导体产业，电子特气广泛应用于太阳能电池、移动通讯、 汽车 导航及车载音像系统、航空航天、军事工业等诸多领域，所以也被称为电子工业的“血液”。

可以说，如果想要发展半导体产业，电子特气不可或缺。电子特气贯穿半导体各步工艺制程，尤其在半导体薄膜沉积环节发挥不可取代的作用，是形成薄膜的主要原材料之一。又决定了集成电路的性能、集成度、成品率，特气若不合格轻则导致产品严重缺陷，重则导致整条生产线被污染乃至全面瘫痪。

在半导体领域，电子特气在半导体制造的材料成本中占比高达 13%，是仅次于硅片的第二大材料。之所以成本如此高，是因为电子特气的技术难度不低。

电子特气对纯度的要求很高，因为纯度如果没有达到要求的话，电子特气中水汽、氧等杂质组就容易使半导体表面生成氧化膜，影响电子器件的使用寿命，而电子特气中含有的颗粒杂质会造成半导体短路及线路损坏。可以说纯度的提高，对电子器件生产的良率和性能起到了至关重要的作用。

伴随半导体工业的不断发展，芯片制程不断提高，如今已经做到了5nm，快要逼近摩尔定律的极限，,相当于头发丝直径(约为0.1毫米)的二万分之一。所以这也对半导体生产的电子特气纯度亦提出了更高的要求。

电子特气纯度提升的影响因素主要包括“气体的分离和提纯”、“气体杂质检测和监控”、“气体的运输和储存”三个方面，以“气体的运输和储存”为例，高纯特气在储存和运输过程中要求使用高质量的气体包装储运容器、以及相应的气体输送管线、阀门和接口，确保避免二次污染，而且一些电子特气还具有自燃性、腐蚀性、毒性等，所以运输和存储都要特别小心。

目前全球特气市场包括美国空气化工、普莱克斯、德国林德集团、法国液化空气、日本大阳日酸株式会社等公司占据了全球电子特气90%以上的市场份额。国内市场也被这几大企业控制了85%的份额。

随着中国对半导体产业的扶持加大，芯片国产化率的不断提高，电子特气也要跟上步伐，能够做到自给自足。

以昊华 科技 为例，是国内唯一具有4N高纯硒化氢产品研制及批量生产能力的企业。高纯硒化氢产品填补了国内空白,指标达到国外先进水平。此外,它们企业的特种气体产品还包括绿色四氧化二氮、高纯硫化氢、二氧化碳-环氧乙烷混合气(熏蒸剂)、标准混合气体等。昊华 科技 与韩国大成合作建设的 2,000 吨/年三氟化氮项目，广泛应用于蚀刻、清洗、 离子注入等半导体生产工艺。

目前，昊华 科技 部分产品已实现 进口替代。公司工业级六氟化硫国内市占率约为 30%，电子级六氟 化硫市占率约为 70%，三氟化氮市占率约为 30%。

但目前的难题是，电子特气种类太多，如果要全部做到高端化，难度比较高，目前也缺乏领军型的企业。

2014年，国家集成电路产业投资基金成立，首期募集资金规模达1387亿元。基金二期募资于2019年完成，募资2000亿，也就是目前中国共募资3387亿，对设备制造、芯片设计和材料领域加大投资。

中国也立下了宏伟目标，明确提出在2020年之前，90-32nm设备国产化率达到50%，2025年之前，20-14nm设备国产化率达到30%，而国产芯片自给率要在2020年达到40%，2025年达到70%。

国家目前也开始对电子特气领域进行投资扶持，可以说随着中国对半导体产业的不断重视，国产全面替代计划终会成功！

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