芯片制造廠BSGS大宗供氣系統(tǒng)設計

　　BSGS大宗供氣系統(tǒng)作為半導體生產(chǎn)過程中必不可少的系統(tǒng)，高純氣體系統(tǒng)直接影響整個工廠的運行和產(chǎn)品質(zhì)量。集成電路芯片制造廠工藝難度更高，生產(chǎn)過程更復雜，需要更多種類的氣體，更高的質(zhì)量要求和更大的消耗。該系統(tǒng)是在氣柜的基礎(chǔ)上開發(fā)的，可連續(xù)供應大流量、不間斷供應的特種氣體。

　　一、供氣系統(tǒng)設計

　　1.氣體站

　　2.首先，必須根據(jù)工廠所需的氣體消耗量選擇合理、經(jīng)濟的供氣方式。氮的含量通常很大。根據(jù)不同的氮氣量，可以考慮以下供氣方法:

　　(1)、液氮儲存罐，槽車定期灌滿，高壓液化氣體由汽化器汽化成氣態(tài)供工廠使用。這種方法更適合一般半導體工廠的氣體消耗適中的情況，也是目前應用廣泛的方法。

　　(2)、用空氣分離裝置現(xiàn)場制取。這適用于N2量大的場合。集成電路芯片制造廠通常以這種方式供氣，并設置液氮儲罐備用。氧氣和氬氣通常在帶蒸發(fā)器的超低溫液氧儲罐中供應，而氫氣以氣態(tài)形式供應。一般來說，以鋼瓶組的方式用來滿足生產(chǎn)要求。

　　(3)、如果氣體消耗量大，可使用Tube Trailer供氣。然而，由于道路消防安全審批等因素，這種方法目前在我國很少使用。相信隨著微電子工業(yè)的快速發(fā)展，相關(guān)的安全法規(guī)將會更加完善，Tube Trailer供氣模式將會被更多的采用。如果使用的氫氣量相當大，需要現(xiàn)場制氫，例如水電解裝置。

　　由于低溫液氦儲罐的高成本和用量少，氦通常以鋼瓶組的形式供應，以滿足生產(chǎn)要求。隨著大型集成電路工廠數(shù)量的增加，氦的量也在逐漸增加。外國已經(jīng)開始嘗試使用液氦罐。此外，氦在零下4500F時是液體。此時，液相中的所有雜質(zhì)實際上都凝結(jié)成了固體。理論上，從該罐蒸發(fā)的氮氣純度高，不需要純化。

　　隨著國內(nèi)半導體集成電路產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，將會出現(xiàn)一些半導體工廠相對密集的微電子生產(chǎn)園區(qū)。此時，可能使用集中管道供氣，即氣體公司將在園區(qū)內(nèi)建一個大型氣體站，通過地下管道向各工廠輸送散裝氣體。這種方法可以大大減少用地需求和每個工廠的用氣成本，從而創(chuàng)造一個氣體公司和半導體工廠雙贏的局面。

　　二、大宗氣體輸送管道系統(tǒng)的設計

　　凈化后的散裝氣體從氣體純化室輸送到子實驗室或工廠的架空地板下，在那里形成管道網(wǎng)絡，然后通過二次配管系統(tǒng)輸送到每個客戶點。根據(jù)我們的設計經(jīng)驗，在設計中應考慮以下幾個方面。

　　(1)管道系統(tǒng)的靈活性設計:微電子工業(yè)發(fā)展非常迅速。工藝設備更新、移位和新增經(jīng)常發(fā)生。即使在整個工廠的建設中，工藝設備的分配也和設計時也會有很大出入。該行業(yè)的特殊性要求設計必須充分考慮其靈活性，以滿足未來的擴展需求。

　　(2)管道系統(tǒng)的基本設計原則是在主管上設置一定間隔的支管，然后在每根支管上設置一定間隔的支管出口，用于二次配管道。此外，主管的管徑不需要采用漸縮設計。不用說，這種管道系統(tǒng)確實具有足夠的靈活性，但是由于超高純度氣體管道的配件和閥的高價格，系統(tǒng)的高成本也是顯而易見的。一般來說，集成電路芯片工廠的建設通常分為幾個階段。一方面可以緩解一次性投資的巨大財務壓力，另一方面也可以根據(jù)市場情況做出相應的調(diào)整決策。在新工廠建設的第一階段，設計產(chǎn)量通常不是很高，氣體消耗點也不是很多，特別是氫氣、氬氣、氧氣和氦氣。因此，我們必須考慮如何簡化管道系統(tǒng)以降低成本。

　　三、其他設計要點

　　設計中還應遵循其他相關(guān)的國內(nèi)規(guī)范，如《潔凈廠房設計規(guī)范》、《氫氧站設計規(guī)范》、《氫供應站設計規(guī)范》。主要設計要點如下:

　　(1)應在主管的末端設計一個氣體取樣口。對于氫氣和氧氣，也應該在主管的末端設置擴散管。放散管向外，應高出屋面1米，并應有防雨、防雜物侵入的措施;

　　(2)氫氣和氧氣管道之間的距離;

　　(3)氧氣管道及其閥門和附件應嚴格脫脂，并提供靜電接地設施。

　　(4)連接氣體設備的氫氣管道支管和擴散管應設置阻火器;通向室外的放空管應設置防雷設施。應提供傳導靜電的接地設施。

　　BSGS氣體系統(tǒng)設計注意事項

　　大宗氣體系統(tǒng)的設計是整個半導體工廠設計的重要組成部分。雖然整個系統(tǒng)的過程并不復雜，但任何環(huán)節(jié)的疏忽都可能導致嚴重的后果。在設計中，必須在穩(wěn)定不間斷供氣的前提下嚴格保證氣體質(zhì)量，以保證整個工廠的順利生產(chǎn)。此外，還應考慮成本，以便在安全和經(jīng)濟之間取得平衡。