特种气体应用于半导体行业

特种气体应用于半导体行业
半导体工业常用的纯气
1、硅烷（SiH4）：有毒。

硅烷在半导体工业中主要用于制作高纯多晶硅、通过气相淀积制作二氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、多晶硅隔离层、多晶硅欧姆接触层和异质或同质硅外延生长原料、以及离子注入源和激光介质等，还可用于制作太阳能电池、光导纤维和光电传感器等。

2、锗烷（GeH4）：剧毒。

金属锗是一种良好的半导体材料，锗烷在电子工业中主要用于化学气相淀积，形成各种不同的硅锗合金用于电子元器件的制造。

3、磷烷（PH3）：剧毒。

主要用于硅烷外延的掺杂剂，磷扩散的杂质源。

同时也用于多晶硅化学气相淀积、外延GaP材料、离子注入工艺、化合物半导体的MOCVD工艺、磷硅玻璃（PSG）钝化膜制备等工艺中。

4、砷烷（AsH3）：剧毒。

主要用于外延和离子注入工艺中的n型掺杂剂。

5、氢化锑（SbH3）：剧毒。

用作制造n型硅半导体时的气相掺杂剂。

6、乙硼烷（B2H6）：窒息臭味的剧毒气体。

硼烷是气态杂质源、离子注入和硼掺杂氧化扩散的掺杂剂，它也曾作为高能燃料用于火箭和导弹的燃料。

7、三氟化硼（BF3）：有毒，极强刺激性。

主要用作P型掺杂剂、离子注入源和等离子刻蚀气体。

8、三氟化氮（NF3）：毒性较强。

主要用于化学气相淀积（CVD）装置的清洗。

三氟化氮可以单独或与其它气体组合，用作等离子体工艺的蚀刻气体，例如，NF3、NF3/Ar、NF3/He用于硅化合物MoSi2的蚀刻；NF3/CCl4、NF3/HCl既用于MoSi2的蚀刻，也用于NbSi2的蚀刻。

9、三氟化磷（PF3）：毒性极强。

作为气态磷离子注入源。

10、四氟化硅（SiF4）：遇水生成腐蚀性极强的氟硅酸。

主要用于氮化硅（Si3N4）和硅化钽（TaSi2）的等离子蚀刻、发光二极管P型掺杂、离子注入工艺、外延沉积扩散的硅源和光导纤维用高纯石英玻璃的原料。

11、五氟化磷（PF5）：在潮湿的空气中产生有毒的氟化氢烟雾。

用作气态磷离子注入源。

12、四氟化碳（CF4）：作为等离子蚀刻工艺中常用的工作气体，是二氧化硅、氮化硅的等离子蚀刻剂。

13、六氟乙烷（C2H6）：在等离子工艺中作为二氧化硅和磷硅玻璃的干蚀气体。

14、全氟丙烷（C3F8）：在等离子蚀刻工艺中，作为二氧化硅膜、磷硅玻璃膜的蚀刻气体。

半导体工业常用的混合气体
1、外延（生长）混合气：在半导体工业中，在仔细选择的衬底上选用化学气相淀积的方法，生长一层或多层材料所用的气体叫作外延气体。

常用的硅外延气体有二氯二氢硅、四氯化硅和硅烷等。

主要用于外延硅淀积、氧化硅膜淀积、氮化硅膜淀积，太阳能电池和其它光感受器的非晶硅膜淀积等。

外延是一种单晶材料淀积并生长在衬底表面上的过程。

常用外延混合气组成如下表：
序号组分气体稀释气体
1 硅烷（SiH4）氦、氩、氢、氮
2 氯硅烷（SiCl4）氦、氩、氢、氮
3 二氯二氢硅（SiH2Cl2）氦、氩、氢、氮
4 乙硅烷（Si2H6）氦、氩、氢、氮
化学气相沉积和气体应用
2、化学气相淀积（CVD）用混合气：CVD是利用挥发性化合物，通过气相化学反应淀积某种单质和化合物的一种方法，即应用气相化学反应的一种成膜方法。

依据成膜种类，使用的化学气相淀积（CVD）气体也不同，以下表是几类化学气相淀积混合气的组成：
膜的种类混合气组成生成方法
半导体膜绝缘膜导体膜硅烷（SiH4）+氢
二氯二氢硅（SiH2Cl2）+氢
氯硅烷（SiCl4）+氢
硅烷（SiH4）+甲烷（CH4）
硅烷（SiH4）+氧
硅烷（SiH4）+氧+磷烷（PH3）
硅烷（SiH4）+氧+乙硼烷（B2H6）
硅烷（SiH4）+氧化亚氮（N2O）+磷烷
六氟化钨（WF6）+氢
六氯化钼（MoCl6）+氢
CVD
CVD
CVD
离子注入CVD
CVD
CVD
CVD
离子注入CVD
CVD
CVD
薄膜太阳能电池生产工艺和气体应用；
3、掺杂混合气：在半导体器件和集成电路制造中，将某些杂质掺入半导体材料内，使材料具有所需要的导电类型和一定的电阻率，以制造电阻、PN结、埋层等。

掺杂工艺所用的气体称为掺杂气体。

主要包括砷烷、磷烷、三氟化磷、五氟化磷、三氟化砷、五氟化砷、三氟化硼、乙硼烷等。

通常将掺杂源与运载气体（如氩气和氮气）在源柜中混合，混合后气流连续注入扩散炉内并环绕晶片四周，在晶片表面沉积上掺杂剂，进而与硅反应生成掺杂金属而徙动进入硅。

常用掺杂混合气：
类型组份气稀释气硼化合物乙硼烷（B2H6）、三氯化硼（BCl3）、溴化硼（BBr3）氦、氩、氢
磷化合物磷烷（PH3）、氯化磷（PCl3）、溴化磷（PBr3）氦、氩、氢
砷化合物砷烷（AsH3）、三氯化砷（AsCl3）氦、氩、氢
ICP 刻蚀设备 刻蚀和掺杂和气体应用
4、蚀刻混合气：蚀刻就是将基片上无光刻胶掩蔽的加工表面（如金属膜、氧化硅膜等）蚀刻掉，而使有光刻胶掩蔽的区域保存下来，以便在基片表面上获得所需要的成像图形。

蚀刻方法有湿法化学蚀刻和干法化学蚀刻。

干法化学蚀刻所用气体称为蚀刻气体。

蚀刻气体通常多为氟化物气体（卤化物类），例如四氟化碳、三氟化氮、三氟甲烷、六氟乙烷、全氟丙烷等。

常用蚀刻气体如下表：
其它电子混合气：
材质 蚀刻气体
铝（Al ）
铬（Cr ）
钼（Mo ）
铂（Pt ）
聚硅 硅（Si ）
钨（W ）
氯硅烷（SiCl4）+氩、四氯化碳（CCl4）+（氩、氦）
四氯化碳（CCl4）+氧、四氯化碳（CCl4）+空气
二氟二氯化碳（CCl2F2）+氧、四氟化碳（CF4）+氧
三氟三氯乙烷（C2Cl3F3）+氧、四氟化碳（CF4）+氧
四氟化碳（CF4）+氧、乙烷（C2H6）+氯
四氟化碳（CF4）+氧
四氟化碳（CF4）+氧
序号组分气稀释气组分含量范围
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 氯化氢（HCl）
硒化氢（H2Se）
锗烷（GeH4）
磷烷（PH3）
砷烷（As2H3）
乙硼烷（B2H6）
硅烷（SiH4）
二乙基碲（C2H5）2Te
氯（Cl2）
一氧化碳（CO）
氧、氮
氩、氦、氢、氮
氩、氦、氢、氮
氩、氦、氢、氮
氩、氦、氢、氮
氩、氦、氢、氮
氩、氦、氢、氮
氩、氦、氢、氮
氮
六氟化硫
1—10%
5—5000×10-6
1—5%
5—5000×10-6、0.5—15%
5—5000×10-6、0.5—15%
5—5000×10-6、1%
0.5—15%
5—150×10-6
28%
22%。