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氣體純度等級與特種氣體的介紹

1. GN2與PN2的定義

GN2，即“General Nitrogen”，是指普通氮?dú)狻Ｋㄟ^壓縮機(jī)將氣體壓縮成液態(tài)，再經(jīng)過觸媒轉(zhuǎn)化器的處理，將CO轉(zhuǎn)化為CO2，將H2轉(zhuǎn)化為H2O。隨后，利用分子篩吸附CO2和H2O，并通過分餾技術(shù)分離O2，從而得到一定純度的GN2。

而PN2，即“Purity Nitrogen”，則代表高純度的氮?dú)?。它是GN2經(jīng)過純化器進(jìn)一步純化后的產(chǎn)物，純度極高。液態(tài)氮?dú)獾募兌韧ǔＤ苓_(dá)到99.9999%，小數(shù)點(diǎn)后有6個(gè)9，而經(jīng)過純化器處理后的氮?dú)?，其純度更是高達(dá)99.9999999%，小數(shù)點(diǎn)后有9個(gè)9。

2. 氣體純度

談及純凈氣體，我們不得不深入探討氣體的純度等級及其表達(dá)方式。通俗地說，氣體純度指的是除主要?dú)怏w成分外的其他雜質(zhì)物質(zhì)的含量。以氮?dú)鉃槔?，其純度即意味著除去N2外的O2、H2、Ar、CO2、H2O、金屬及塵粒等雜質(zhì)的多少。同樣，氮和氦的混合氣體的純度，則是指N2和He成分外所含O2、CO2、H2O塵粒等雜質(zhì)的量。

表示氣體純度的方法主要有兩種：一是使用百分?jǐn)?shù)，如99%、99.9%等；二是用“N”來表示，如3N、5N等，其中“N”前的數(shù)字與百分?jǐn)?shù)中的“9”的個(gè)數(shù)相對應(yīng)，而小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)字則表示不足“9”的數(shù)。例如，4N表示99.99%，6N表示99.9999%等。

根據(jù)純度的不同，氣體通常被劃分為四個(gè)等級：普通氣體、純氣體、高純氣體和超高純氣體。這些不同等級的氣體在器件生產(chǎn)工藝上的應(yīng)用各不相同，具體如下表所示。

99.9%的氣體適用于一般器件，而純氣體，其純度在99.99至99.999%之間，則常用于晶體管和晶閘管等器件的制造。高純氣體，其純度在99.999至99.9999%范圍內(nèi)，是制造大規(guī)模集成電路和特殊器件的理想選擇。至于超高純氣體，其純度超過99.9999%，則主要用于超大規(guī)模集成電路的制造。

此外，特種氣體在氣體工業(yè)中占據(jù)著重要地位。這些氣體在特定領(lǐng)域中發(fā)揮著不可或缺的作用，對氣體純度有著極高的要求。特種氣體種類繁多，包括電子氣體、標(biāo)準(zhǔn)氣、環(huán)保氣、醫(yī)用氣等，廣泛應(yīng)用于電子、電力、石油化工等多個(gè)領(lǐng)域。在化學(xué)成分上，特種氣體可分為硅系、砷系、磷系等七類，其中常見的有甲烷、乙烯等。這些特種氣體在電子半導(dǎo)體、化工、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

電子特種氣體在半導(dǎo)體制造中扮演著至關(guān)重要的角色，盡管它們在整個(gè)制程中的成本占比僅為5~6%。然而，由于電子特種氣體的品種繁多，且在半導(dǎo)體制程中覆蓋范圍廣泛，因此它們成為了衡量半導(dǎo)體技術(shù)水平的關(guān)鍵因素。特種氣體的制備和供應(yīng)環(huán)節(jié)所涉及的市場，吸引了國內(nèi)外眾多公司積極布局。

特種氣體可以根據(jù)不同的分類方式進(jìn)行劃分。例如，按照氣體的化學(xué)成分，它們可以被分為硅系、砷系、磷系、硼系、金屬氫化物、鹵化物和金屬烴化物等七類。同時(shí)，這些氣體在集成電路的制備過程中也發(fā)揮著不同的作用，如摻雜、外延、離子注入、發(fā)光二極管制造、刻蝕、化學(xué)氣相沉積以及載運(yùn)稀釋等。值得注意的是，某些氣體可能同時(shí)屬于多個(gè)分類，例如硅烷（SiH4）既是一種硅系氣體，又常被用作外延氣體，并且在化學(xué)氣相沉積中也有廣泛應(yīng)用。

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