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半导体场合用不锈钢
世伟洛克公司的 Sunniva Collins
半导体芯片是通过多步工艺制造出来的，即：通过化学汽相沉积、光刻、化学剥离以及其它工艺，在经特殊处理的硅晶圆表面构建出设计好的结构。这些工艺中的许多工艺都涉及气相或汽相。半导体芯片生产中使用的气体包括大宗气体和特殊气体。这些气体还可以分为惰性气体、腐蚀性气体或有毒/自燃气体。对于以上类别气体中的每一种，密封完整性（健康和安全）和污染都是行业关注的问题。例如，离子注入中广泛使用的砷化三氢和磷化氢有剧毒，浓度限值分别为 ppm 和 ppb 数量级。硅外延和一些二氧化硅沉积工艺中使用的硅烷暴露于空气时会自燃。当含水量超过几个 ppm 时，氯化氢、溴化氢等卤素气体会腐蚀不锈钢。腐蚀有可能会进一步导致生成颗粒，进而导致良率降低。
芯片制造商普遍认为，“如果存在一个尺寸达到最细线宽
的十分之一的颗粒，芯片就会损坏，并会导致故障。”(1)。当线条宽度接近 0.14 µm 时，“致命缺陷”的尺寸会变得更小，约为 0.014 µm。（参考信息：人的头发的平均直径为 50 - 120 µm。）这些严格生产要求意味着，对于与工艺气体接触的所有元件，其设计必须能最大程度减少或消除潜在的系统污染源。
在半导体设备工业中，大多数气体输送系统都采用 AISI 316L 不锈钢，并且强调材料清洁度，对成分有严格要求。用于半导体气体输送系统和生产设备的元件一般都是机加工、电抛光和焊接的。半导体级卡套管通常是用无缝管材拉制的，提供多种尺寸。它也是电抛光的。在装配到系统或设备中之前，应对元件和卡套管进行特殊清洁，清除掉将与系统流体接触的表面上的所有污染物。系统和设备是通过金属对金属密封接头和氧炔焊装配的。装配完毕后，要保证系统和设备是完全密封的，这样既能避免可能影响工艺的污染，也能防止危险气体泄漏。投入使用前，应对装配好的系统进行泄漏测试，并要进行干燥，使其含水量达到极低水平。
半导体气体输送系统规范主要以工程判断为基础。材料要求由可制造性（可加工性、电抛光、可焊性）和应用（可焊性和腐蚀）问题决定。半导体场合用 AISI 316L 的许多限制，都是最终用户为了保证所收到 316L 能够在自己的系统中正常发挥作用而制定的。在这类限制中，有些（例如硫含量限制、熔炼方法要求）以数据或使用经验为基础，能够切实减少泄漏和延长系统寿命。
参考文献
1. “Introduction to Semiconductor Fabrication,” Applied Materials, January 1995。
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