大宗气GN2与PN2的产生与净化

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一、GN2、PN2对应的制程用途

1. GN2（General Nitrogen，普通氮气，纯度≈99.99~99.999%，4N-5N）

GN2是空分塔直接产出的大宗氮气，杂质为ppm级，多用于非核心制程、厂务辅助场景：

1）气体管道、机台腔体初次吹扫、管路置换、泄压排空；
2）厂务气动阀门动力气源、废气尾气稀释防爆、化学品储罐氮封保压；
3）晶圆FOUP周转、非关键区域环境惰性覆盖、设备待机吹扫；
4）不直接参与晶圆表面薄膜生长、刻蚀、高温退火等核心反应。

2. PN2（Process Nitrogen，制程氮气，纯度≈99.9999%，6N+，<ppb级的杂质）

PN2由GN2经多级纯化深度精制，氧、水汽、碳氢化合物颗粒杂质降至ppb级别，专供半导体核心精密制程：

1）光刻腔室环境吹扫、光刻胶工艺惰性保护；
2）CVD/PVD/ALD薄膜沉积的载气、反应气氛稀释气；
3）刻蚀、高温退火、扩散、金属氮化等高温工艺的保护气氛；
4）机台工艺腔体工艺切换的精密Purge，防止交叉污染；
5）先进节点（7nm及以下）晶圆传输、关键腔室的超低露点惰性氛围维持。

1. 气源本身纯度不足

空分产出的大宗气体（N₂、O₂、Ar、H₂）仅能达到4-5N级别，含有微量O₂、H₂O、THC、颗粒，纳米制程中ppb级杂质就会造成栅氧缺陷、薄膜不均匀、金属互连氧化，直接导致良率暴跌。纯化间集中部署纯化器，统一将气体提纯至UHP超高纯等级，匹配先进制程要求。

2. 长距离输送二次污染管控

气体从气体站到Fab厂区管道漫长，管道内壁析出、材质微量析出会引入颗粒与杂质；纯化间设置在Fab入口端，对气体做终端精制，抵消输送过程的污染，保证进入洁净室的气体品质稳定。

3. 集中运维、风险隔离

纯化设备（Getter、催化纯化、吸附干燥）体积大、维护频繁，集中布置在纯化间，和洁净生产区物理隔离，避免检修扬尘、化学品污染侵入无尘室；同时实现多路大宗气体统一纯化、压力稳压、杂质在线监测。

4. 洁净室等级匹配

Fab核心洁净室为ISO1级，对气体颗粒、分子杂质管控极致，纯化间配套精密过滤器，去除亚微米颗粒，满足洁净室供气标准。

分两级逻辑，结论：PN2产线本身就要经过纯化，进Fab前端一般不再额外增设大型纯化单元，但会做终端精过滤与监测

1. PN2的原生制备就是GN2经过纯化器得到的，出厂已经是超高纯；

2. 大宗气体总管进入Fab纯化间时，GN2会走主线纯化单元升级为PN2；已经是PN2等级的气源，在纯化间只做终端精密过滤、露点/氧含量在线监测、稳压，不再重复大型深度纯化；

3. 部分先进Fab会在PN2接入机台前加装小型点用纯化器，做最后一级杂质把关，进一步降低颗粒与水汽，适配最严苛的ALD、EUV光刻等工艺。

总结：GN2是厂务通用气，PN2是核心工艺气；大宗气必须纯化间做集中提纯；PN2本身已是纯化产物，进Fab以精过滤和监测为主，不再大规模二次纯化。

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