在半导体制造业中，气体的使用极为广泛，通常可以分为两类：一类是使用量较大的大宗气体（Bulk Gas），另一类是用量较少但至关重要且危险系数较高的特殊气体（Specialty Gas，简称特气）。

 

一、特气的定义与特征

特殊气体（特气）通常指在半导体生产工艺中使用量较小，但极少量便足以对人体造成生命威胁或严重损害的气体。这类气体多具有毒性、易燃性、腐蚀性，或者是需要特殊条件来存储、输送及使用的特殊性能。
与大宗气体（如氮气、氧气等）不同，特气的存储和使用过程需要严格控制，并且通常需要专门设计的设备、管道和安全系统来保障生产环境的安全性。

二、特气的分类与具体特性
根据PDF所示，特气主要可以分为以下几类：
1. 易燃性气体（Flammable Gas）
易燃性气体的燃点低，一旦泄漏并与其他气体混合，极易引起燃烧甚至爆炸。这类气体包括：•硅烷（SiH4）•磷化氢（PH3）•氢气（H2）•甲烷（CH4）
2. 毒性气体（Toxic Gas）
毒性气体具有强烈的反应性，会严重危害人体机能，甚至致命。典型的毒性气体有：•一氧化碳（CO）•氮氧化物（NO）•三氟化氯（ClF3）•砷化氢（AsH3）
3. 腐蚀性气体（Corrosive Gas）
这类气体极易与水分产生酸性物质，造成腐蚀，对人体与设备都有极大的破坏性，代表性气体有：•氨气（NH3）•四氟化硅（SiF4）•氯气（Cl2）•三氯化硼（BCl3）
4. 低压性/保温气体（Heat Gas）
此类气体通常呈黏稠液态，储存与输送需要加热保温，以维持气态输送，代表气体包括：•六氟化钨（WF6）•三氯化硼（BCl3）•二氯硅烷（DCS）
5. 惰性气体（Inert Gas）

又称窒息性气体，此类气体泄漏后会降低空气中的氧含量至危险水平（16%~6%以下），造成人体缺氧窒息甚至死亡，典型的气体有：•六氟化硫（SF6）•八氟环丁烷（C4F8）•一氧化二氮（N2O）

三、特气的具体应用领域

在半导体的不同制造工艺中，不同的特气有不同的具体用途，以SMIC工厂为例：•薄膜制程（Thinfilm）常使用硅烷（SiH4）、氯气（Cl2）、六氟化钨（WF6）等特气。

•蚀刻制程（Etch）中大量应用四氟化碳（CF4）、三氟化氯（ClF3）等高反应性气体。•扩散制程（Diffusion）中则会使用一氧化二氮（N2O）、氦氧混合气（He/O2）等。

四、特气供应系统的组成与安全保障
特殊气体供应系统包括以下关键组成部分：
1. 气瓶柜（Gas Cabinet）与气瓶架（Gas Rack）

气瓶柜根据实际需求可设计成单瓶、双瓶、三瓶架构，并具备多种安全防护功能，如：•钢瓶阀自动切断装置（Shut Boy）•UV/IR火焰探测器•洒水装置（Sprinkler）•

紧急停气按钮（EMO）•气体泄漏检测（DPS/DPG）•防爆玻璃与通风系统

2. 阀件分流箱（VMB）和阀件分流盘（VMP）
这两种装置主要用于特气的精密控制和安全输送，一般设计成4-stick、8-stick或10-stick等多种规格。其安全配置包括紧急停气按钮（EMO）、泄漏检测装置、防爆玻璃等设施。
3. 管路系统（Gas Piping System）

根据气体特性，不同气体对应不同的管道材质和输送设计，如：•高纯度不锈钢管（S.S.316L）用于毒性或惰性气体；•双层管路（Double Wall）用于高危气体以增强安全性；

•需要加热保温的气体管路则配备热追踪（Heat Tracing）系统。

五、特气安全防护与使用规范

由于特气本身具备极高的危险性，其使用必须严格遵守安全规范：•现场需配置实时气体监测与报警系统；•必须具备自动安全联锁与紧急停机功能；

•从业人员必须接受全面的气体特性培训；•定期进行设备检查与维护，防止泄漏或意外发生。

特殊气体（特气）虽然在半导体生产中用量相对较少，但其关键作用无可替代。

合理设计并规范操作特气的供应与使用系统，确保其安全性与稳定性，不仅对保障人员安全至关重要，也对生产的高效与产品质量起着决定性作用。

随着半导体工艺持续向高精尖迈进，特气供应系统将进一步发展为更安全、高效与智能化的系统，这也必将是半导体产业的长期趋势之一。