本文回顾了半导体行业的氢气供应基础，并介绍了在全球50多个半导体工厂生产的半导体器件的载氢气现场供应方法。现场氢气可提供:
- 对所有反应堆入口净化技术有足够的压力
- 超纯气体，以获得最佳工艺结果
- 真正的零库存设计-氢是产生的，因为它是使用的过程
- 与储存氢技术相比，压力低得多，消除了自燃的危险
- 能够通过降低进口气体净化成本来节省资金
- 避免在更换存储系统时将氧气引入管道的风险
半导体生产中的氢
半导体工艺，包括外延，使用活性气体和含有高纯氢的载气流来生产半导体器件。载气流中含有氢气，可以清除和减少残余氧气，保护设备免受氧气损害。
不断增长的复合半导体和太阳能电池市场不仅推动了当前光子制造设施的更高开工率，而且也为新的和扩大的设施创造了机会。
这些设施必须与承运人和所需活性气体带来的复杂安全问题竞争。由于其高度危险的特性，外延加工气体提出了独特的挑战。这些气体中有许多是有毒的，而有些是自燃的。
这些物质受到严格的使用和储存限制。易燃氢和有毒工艺气体在设施中的混合储存会导致许可证延期，这也是一个非常令人关切的问题。
设施运营商，无论是初创企业、学术机构还是成熟的光电子制造商，都在寻找减少危害的方法，但最终，减少危害意味着获得运营许可证的更快、更便宜的途径。
洗涤器，天然气垃圾箱和煤气柜是典型的解决方案，是一种昂贵但有效的方法来减少释放的危险。无法对外延中的侵蚀性工艺气体的要求来完成。工艺气体是该技术的关键组成部分。
然而，有一件事是可以避免的，那就是需要储存大量易燃的载氢气体。通过减少储存氢气的库存，就有可能减少可燃性危害以及整体危害的程度。
为外延提供氢气的常用方法是使用储存的氢气，通常是圆柱体或管拖车，偶尔也使用液态氢。所有储存氢技术使用的氢已经在其他地方生产，并交付到客户的位置。
根据交付的氢气供应方法，必须在现场储存足够的氢气，以满足两到四周交付之间的工艺要求。储存的氢气，范围从3,000到1,000,000标准立方英尺，并保持在压缩到2400 psig，本身会产生重大危害。
为什么氢在半导体加工中比其他气体更受青睐
许多半导体工艺使用氢气，从载气中用于将活性掺杂气体传送到覆盖气体以进行炉子处理。半导体应用使用几种独特的氢性质：
- 非常高的传热能力
- 还原气体-除氧
- 适度的成本
- 低压下降的低密度
氢气能力对于晶片退火，烧结，半导体制造，半导体封装和许多其他半导体操作非常重要。与氮气，氩气，氦气或另一种惰性气体相比，氢气提供更好的氧去除性能，极低密度，优异的传热性能，与稀有气体或氦相比的相对低的价格。
储存氢的问题
与所有其他易燃气体一样，氢气受到一系列可接受的做法和规定。在美国，氢气安全的大多数指南都是基于国家消防协会，发表了在使用氢的地点的工业实践指导方针。
NFPA标准55，储存，使用和处理压缩气体和低温流体的便携式和固定容器，钢瓶和储罐的标准是NFPA氢储存的主要参考。
本文概述了储存氢气系统的选址和操作的要求，无论是液体氢气，气缸还是储气管。保险提供者和政府许可证当局通常会根据NFPA指南的决定和指导基础。
设施的变更或内部运作可能受具有管辖权的地方当局(AHJ)的监管，通常是地方政府机构。顶级政府机构或学术机构的运作可能会进一步受到内部AHJ的监管，就像州立大学的消防局长办公室一样。AHJ通常会定期进行安全检查，以确保操作符合当地规范和获得的许可。
对于许多新的或正在增加的半导体氢用户来说，很难获得和遵守有关气体使用和储存的指导。氢和其他以掺杂气体形式存在的自燃易燃物和有毒物质一起被用于半导体制造设施。
额外的危险进一步使理解和实践安全操作程序复杂化。当地AHJ将不会为设施设计符合规范的做法。他们会建议已经开发的东西是否可接受，但合规程序的设计是设施的问题。
氢储存的一个挑战，尤其是对于新建的、不断增长的或学术性的设施来说，是有几套适用的、偶尔相互矛盾的规则。最终，当地的AHJ是“决策者”。您不能操作，除非您的操作符合当地AHJ的意见。
通过消除大量氢气储存，现场制氢可以最大限度地降低遵守适用规则的风险和成本，并减少混乱。
氢气纯度水平
一些半导体处理操作需要高气体纯度;其他人那么那么。必须理解每个操作的确切纯度和杂质要求，以防止险苦的纯度（以制造不良产品的风险），或过度盈纯度（在额外支付原材料和影响盈利的罚款处）。欧洲杯足球竞彩
应指定两种含量(%纯度)，并应确定所关注的污染物。在美国工业中，用于商业用途的氢纯度由压缩气体协会定义;在日本由日本工业和医疗气体协会负责;在欧洲由ISO和欧洲工业气体协会。
美国标准定义了液化氢气质量 - 3纯度水平的7个行业标准规范，以及气态氢气的4个标准质量水平。由于特定的生产过程，液化氢倾向于比气态氢更纯净的氢。这是因为在液态氢气液化过程中，气态氢中存在的氢杂质冷凝并消除。
燃气供应商拥有自己的营销名称，用于燃气纯度等级，如UHP，ULSI，半级和预期，与CGA定义的标准行业生产等级相反。随着每个供应商拥有自己的术语，营销成绩不能与彼此相比直接相比。
必须从你的供应商中选择一个等级的气体，以满足用户对化验以及特定污染物的要求。例如，燃料电池的应用不受含氮量的影响，但微量的CO可能会造成损害。
相反，在一些化合物半导体应用中需要接近零氮含量。必须理解的是，污染物的物种和类型可以是或更重要的，而不是％测定。完全理解需要陈述％测定要求，也是不允许存在的杂质类型。
由于现有供应系统物流，提供给美国客户的大多数氢气作为液态氢从氢气源分布到工业气体储物，然后作为高压气体蒸发成圆柱体和管拖车，用于局部递送。因此，大多数氢气用户通常接受几乎液体质量的气态氢。
基本上，大多数用户通常会得到高纯度的氢，不管他们订购的是什么等级。这就很自然地暗示了，如果一个人可以不用额外的费用就能得到好东西，为什么还要为好东西支付额外的费用呢?
然而，对于气态氢用户来说，液氢纯度可能会成为一个问题，如果供应源改变或物流变化，从气态氢源产生的气态氢交付给客户。当产品符合采购规范时，可能会打乱生产流程。顾客一分钱一分货。
氢主要用于工业应用，但半导体对所有主要氢应用都有最严格的纯度要求。半导体氢用户应考虑自己的纯度要求，购买符合自己要求的氢等级。如果购买了较低等级的氢气，用户可能会发现有一天“正确”等级的气体被供应，他们的生产过程就会受到影响。
纯洁成本
大多数半导体过程由在实验室工作的科学家开发。在流程开发期间，技术人员使用用于其实验室的气体，通常是高纯度的气体，以满足实验室的最高纯度要求。
一旦该工艺被开发出来，就有必要仔细分析实际的工艺要求，考虑工艺收率和气体成本的考虑，以指定最经济的气体，满足该工艺的需要。然而，提供超过工艺要求的纯度并不能达到任何目的。
在美国，供商业销售的氢气范围从工业级(99.95%分析，-65℃露点，没有其他污染物标识)到纯度为99.99999+%的超大容量或半工业级产品，对所有污染物都有严格的定义和限制。应该选择既满足过程要求又符合预算的等级。
尽管价格在很大程度上取决于每月的使用率和地理位置，一个有用的经验法则是，每多买一个“9”纯度的产品，价格就会翻倍。因此，如果99.95%的纯度成本为12/100 scf，那么99.99%成本为25/100 scf, 99.999%成本为50/100 scf, 99.9999%成本为100/100 scf，而99.99999%成本为200/100 scf。
在商业化氢气使用过程之后，用户应该对氢质量的定义进行积极的立场，以便在鉴于流程需求的情况下他们不支付超过必要的费用。
氢纯度认证
当客户购买更高纯度的氢时，差别可能并不完全清楚
- 气体分析是如何确定的?
- 这是否意味着氢尤其是“清洁”以某种方式适应该过程吗？
- 分析证书应用于氢气钢瓶是什么意思?
- 分析证书提供什么保证?
在氢源终端的充氢过程中，管拖车或钢瓶被装入散装的高纯氢(通常是汽化的液氢)。
虽然高纯度氢气被用于填充大多数钢瓶，但它不是电子级的。通常，电子级钢瓶在特殊设施中使用电解抛光液氢罐和气瓶、高纯泵、气体和液体管道和配件进行灌装，并接受进一步的灌装检查。
在美国，只有少数这样的专门设施可用，电子级的氢钢瓶需要长途运输。因此，电子级的氢钢瓶通常每个钢瓶要300美元或更多。
钢瓶氢气可能有几种类型的质量验证，客户应该知道他们购买的是什么。目前，许多氢供应商以托盘方式填充氢钢瓶，他们假设所有钢瓶都被填充相同的氢。
如果钢瓶已经准备好或清洗干净，并且所有的充氢管线和配件都保持干净和紧密，那么每个钢瓶中充氢的情况应该与其他所有钢瓶相同。氢气供应商可能会对注入钢瓶的气体进行取样和分析，然后使用分析结果来衡量输送的气体的质量。
或者，更昂贵的是，供应商可以分析每组的一个气瓶，他们将使用该分析作为该批的典型分析。
指出所提供的每个汽缸的内容的汽缸分析是最昂贵的选择。由于供应商每次分析可能要花费数小时以上的时间来执行电子标准(检测水平越低，分析运行时间越长)，根据客户要求的分析保证类型，每个钢瓶的成本也可能增加。
管挂车运输虽然可以减少需要清洗、填充和检查的集装箱数量，但也会带来一些折衷。一般来说，管拖车和管组不具备电抛光的内部构件，这意味着在管总成的多孔磨铣精加工内部可能存在污染。
为了防止水分或空气进入的可能性，将需要仔细执行，同时将气体从输送车辆供应到客户储存管中。
与交付氢气相比，现场氢气消除了对氢气压缩/液化、储存和输送的要求。它还防止了固定和疏散氢气管道的需要，提供了通过现场氢气供应发电机向工艺提供稳定的氢气的信心，在相同纯度的氢气在发电机中制造。
买更纯的还是清洁的?
非常高的纯度氢可以通过最高纯度的半导体应用来指定。净化器也可以包括在设施氢气系统中作为保护床，使得产品没有污染不纯的氢气。
对于设施运营商，这些净化器用作护栏床而不是作为净化器，因为净化器是为了从气体中除去杂质，而保护床被保险政策用作最后选择，以防止恶劣的气体到达过程。一旦提供了适当的质量气体，卫生床就会用于防止“一百万美元”的情况损坏系统。
如果进入的氢气中杂质的水平或类型是未知的，那么行业对气体保护床的态度是合理的。对于交付的氢气，用户必须相信这是事实，因为在包装、转移保管、运输和室内管道程序的各个区域都可能发生污染。然而，用户要做最坏的打算，使用防护床来保护产品和工艺免受氢气污染。
但是，如果半导体用户确信即将到来的氢气质量及其精确组成，并且用户不必担心包装、管道或运输相关的污染问题，那会怎样呢?在这种情况下,用户可能希望使用净化器清理方法,抛光机用于波兰交付的氢所需的氢气纯度,就像一个水净化系统用于净化水已知成分的高纯度规格通过消除污染。
在这两种情况下，进入的流应相对均匀且一致，以便可以为所需的特定占空比进行配置。
化学墨盒气体净化系统与钯净化
有两种主要的半导体气体净化方法-钯合金净化器和化学污染物清除盒。这些方法以不同的方式起作用。
钯合金净化器是优良的氢气过滤器。当加热到300到400°C时，钯金属的晶格结构膨胀，但足以使氢分子穿过该结构，同时将所有更大的分子留在后面。
钯合金净化器能够去除所有的氢污染物，无论是已知的或未知的成分，几乎与污染水平无关(如果存在某些污染物，可以从钯合金净化器的上游去除，以防止过热)。
在过程保险和多功能性方面，钯合金净化器可能是首选，但它们的购买、安装和操作都很昂贵。此外，它们还会受到工艺破坏的影响，并在它们所服务的氢气供应管道中引入50+ psig压降。
化学盒通过与气流中的某些污染物反应和固定，通过反应和固定。可能发生物理或化学反应。为了在气流中除去每种污染物，需要化学盒中的合适的化学“拮抗剂”。
为了使用化学滤芯方法，用户应该知道气体中将发生什么。如果化学盒含有没有设计的杂质，则它将允许杂质通过而不会移除，或者污染物本身可以剥夺盒的所需能力去除另外的杂质。
一般来说，化学墨盒在氢气系统中引入一个小的压降，最初价格很低，但如果选择不当的墨盒在清洗不纯气体流后耗尽，成本会迅速增加。
如果一个气体系统提供已知成分的氢，并且用户知道他们的工艺所需的确切氢纯度，那么最具成本效益的方法是提供一个化学氢清理模块的工程系统，将污染物降低到关注水平以下。该系统设计提供了一个坚固的，低成本的系统，可预测的寿命，提供优选纯度的氢。
储存氢系统与现场生产
通常情况下，小型氢用户和初创企业使用钢瓶提供的氢，因为这是他们在开发各自的工艺时首选的方法。钢瓶氢气每月的利用率可达30000 scf。从高纯度用户的角度来看，气瓶有利有弊:
- 钢瓶可以根据它们所包含的气体的等级进行特殊处理，例如，电子级的钢瓶在充入气体之前要进行清空、真空和烘烤。这样，客户没有气体将影响后续客户得到钢瓶。通常，较低等级的气体被填充在先前的气体之上。
- 气瓶本身可以用来提高所含气体的纯度，对于纯度最高的气体等级，采用电抛光气瓶。
- 气瓶提供了一种几乎可变成本的氢气供应方法。虽然气瓶作为一种低成本的储存机制，但它们提供的氢气成本相对较高。
尽管使用了特定的技术来制造氢气，但现场生产氢气消除了许多意外污染干净氢气的可能性。现场氢气克服了常见的污染源，消除了灌装，容器和交付步骤。
在用户现场，现场氢气直接从生产设备通过净化/保护床系统或分析设备送到所使用的过程中。2020欧洲杯下注官网现场氢气消除了污染的一个关键风险点，因为无需进行连接和断开连接。
为什么选择现场?
现场氢气生产实用，因为它可以成本有效地实现，如果所产生的原料质量适合使用。由于运输成本上升，储存量，天然气定价波动的限制以及许多生产商的需要，乃至现场越来越胜利，以及许多生产者对其业务的影响。
为半导体加工提供氢气的一个关键好处是PEM电解现场供应，这得益于其压力能力和高纯度。现场供应消除了可能导致空气进入和泄漏连接的人为因素，消除了存储大量可燃氢的需要，创造了可获得的最高纯度的氢气，并防止了订购、手动处理、管理、移动和连接或断开可燃氢钢瓶的需要。
结论
- 了解工艺要求，并根据工艺关键分析和污染物获取氢气
- 如果纯度和成本符合工艺要求，请考虑现场氢气
- 减少氢库存，将工艺危害降到最低
该信息已采购，从NEL氢气提供的材料进行审查和调整。欧洲杯足球竞彩
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