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    半導體常見氣體的用途

    2020-07-30 22:12:10  來源:浙江米勒潔凈設備科技有限公司
    半導體常見氣體的用途
     
    1、硅烷(SiH4):有毒。硅烷在半導體工業中主要用于制作高純多晶硅、通過氣相淀積制作二氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、多晶硅隔離層、多晶硅歐姆接觸層和異質或同質硅外延生長原料、以及離子注入源和激光介質等,還可用于制作太陽能電池、光導纖維和光電傳感器等。,
    2、鍺烷(GeH4):劇毒。金屬鍺是一種良好的半導體材料,鍺烷在電子工業中主要用于化學氣相淀積,形成各種不同的硅鍺合金用于電子元器件的制造。
    3、磷烷(PH3):劇毒。主要用于硅烷外延的摻雜劑,磷擴散的雜質源。同時也用于多晶硅化學氣相淀積、外延GaP材料、離子注入工藝、化合物半導體的MOCVD工藝、磷硅玻璃(PSG)鈍化膜制備等工藝中。2 L/ F) Q%|) `1 o5 k
    4、砷烷(AsH3):劇毒。主要用于外延和離子注入工藝中的n型摻雜劑。9 ?, 
    5、氫化銻(SbH3):劇毒。用作制造n型硅半導體時的氣相摻雜劑。
    6、乙硼烷(B2H6):窒息臭味的劇毒氣體。硼烷是氣態雜質源、離子注入和硼摻雜氧化擴散的摻雜劑,它也曾作為高能燃料用于火箭和導彈的燃料。
    7、三氟化硼(BF3):有毒,極強刺激性。主要用作P型摻雜劑、離子注入源和等離子刻蝕氣體。
    8、三氟化氮(NF3):毒性較強。主要用于化學氣相淀積(CVD)裝置的清洗。三氟化氮可以單獨或與其它氣體組合,用作等離子體工藝的蝕刻氣體,例如,NF3、NF3/Ar、NF3/He用于硅化合物MoSi2的蝕刻;NF3/CCl4、NF3/HCl既用于MoSi2的蝕刻,也用于NbSi2的蝕刻。
    9、三氟化磷(PF3):毒性極強。作為氣態磷離子注入源。3 `; |8 K, h* r: 
    10、四氟化硅(SiF4):遇水生成腐蝕性極強的氟硅酸。主要用于氮化硅(Si3N4)和硅化鉭(TaSi2)的等離子蝕刻、發光二極管P型摻雜、離子注入工藝、外延沉積擴散的硅源和光導纖維用高純石英玻璃的原料。
    11、五氟化磷(PF5):在潮濕的空氣中產生有毒的氟化氫煙霧。用作氣態磷離子注入源。% D! Q. A$ P  L$ V o
    12、四氟化碳(CF4):作為等離子蝕刻工藝中常用的工作氣體,是二氧化硅、氮化硅的等離子蝕刻劑。
    13、六氟乙烷(C2H6):在等離子工藝中作為二氧化硅和磷硅玻璃的干蝕氣體。
    14、全氟丙烷(C3F8):在等離子蝕刻工藝中,作為二氧化硅膜、磷硅玻璃膜的蝕刻氣體。
    半導體工業常用的混合氣體
    1、外延(生長)混合氣:在半導體工業中,在仔細選擇的襯底上選用化學氣相淀積的方法,生長一層或多層材料所用的氣體叫作外延氣體。常用的硅外延氣體有二氯二氫硅()、四氯化硅()和硅烷等。主要用于外延硅淀積、氧化硅膜淀積、氮化硅膜淀積,太陽能電池和其它光感受器的非晶硅膜淀積等。外延是一種單晶材料淀積并生長在襯底表面上的過程。常用外延混合氣組成如下表:
    序號 組份氣體 稀釋氣體
      1
     2
     3
     4% D5
      硅烷(SiH4)
     氯硅烷(SiCl4)
     二氯二氫硅(SiH2Cl2)( b
     乙硅烷(Si2H6)
     氦、氬、氫、氮
     氦、氬、氫、氮5 X- 
     氦、氬、氫、氮 {( k
     氦、氬、氫、氮

    2、化學氣相淀積(CVD)用混合氣CVD是利用揮發性化合物,通過氣相化學反應淀積某種單質和化合物的一種方法,即應用氣相化學反應的一種成膜方法。依據成膜種類,使用的化學氣相淀積(CVD)氣體也不同,以下表是幾類化學氣相淀積混合氣的組成:;
    膜的種類 混合氣組成8 T! r. M1 \!  o! ]4 W! 生成方法3 W0 C! y2
     半導體膜
     絕緣膜" C
     導體膜2 w
      硅烷(SiH4)+氫/ s: v% u# d" f$  二氯二氫硅(SiH2Cl2)+氫7 ]4 ?0
     氯硅烷(SiCl4)+氫
     硅烷(SiH4)+甲烷(CH4)
     硅烷(SiH4)+氧" U6 H: b7 v. W)
     硅烷(SiH4)+氧+磷烷(PH3)% ~.
     硅烷(SiH4)+氧+乙硼烷(B2H6)
    硅烷(SiH4)+氧化亞氮(N2O)+磷烷
     六氟化鎢(WF6)+氫1 Q0 Z7 ^. g1
     六氯化鉬(MoCl6)+氫
      CVD
     CVD! d( s4 |: |]  CVD
     離子注入CVD
     CVD
     CVD' k9 I* m$ @, j CVD
     離子注入CVD$ k2 
     CVD* D ~! }! z, 
     CVD" M; p7 \6 R/ u z

    3、摻雜混合氣:在半導體器件和集成電路制造中,將某些雜質摻入半導體材料內,使材料具有所需要的導電類型和一定的電阻率,以制造電阻、PN結、埋層等。摻雜工藝所用的氣體稱為摻雜氣體。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。通常將摻雜源與運載氣體(如氬氣和氮氣)在源柜中混合,混合后氣流連續注入擴散爐內并環繞晶片四周,在晶片表面沉積上摻雜劑,進而與硅反應生成摻雜金屬而徙動進入硅。常用摻雜混合氣:1
    類型 組份氣 稀釋氣7 備注
    硼化合物
    磷化合物
    砷化合物
    乙硼烷(B2H6)、三氯化硼(BCl3)、溴化硼(BBr3)
    磷烷(PH3)、氯化磷(PCl3)、溴化磷(PBr3)
    砷烷(AsH3)、三氯化砷(AsCl3)
    氦、氬、氫
    氦、氬、氫
    氦、氬、氫3
     
    3 ?, a+ h+Q  V; ?, `# l* C
    4、蝕刻混合氣:蝕刻就是將基片上無光刻膠掩蔽的加工表面(如金屬膜、氧化硅膜等)蝕刻掉,而使有光刻膠掩蔽的區域保存下來,以便在基片表面上獲得所需要的成像圖形。蝕刻方法有濕法化學蝕刻和干法化學蝕刻。干法化學蝕刻所用氣體稱為蝕刻氣體。蝕刻氣體通常多為氟化物氣體(鹵化物類),例如四氟化碳、三氟化氮、三氟甲烷、六氟乙烷、全氟丙烷等。常用蝕刻氣體如下表:
    3 i$ O8 o$ I5 |# M
    材質 蝕刻氣體5  U  U x: M  @6 b: m
    鋁(Al)
    鉻(Cr)
    鉬(Mo)
    鉑(Pt)聚硅
    硅(Si)
    鎢(W) l$
    氯硅烷(SiCl4)+氬、四氯化碳(CCl4)+(氬、氦)
    四氯化碳(CCl4)+氧、四氯化碳(CCl4)+空氣
    二氟二氯化碳(CCl2F2)+氧、四氟化碳(CF4)+氧% n4 @   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8 f, G7 I/ G2 N9 q
    四氟化碳(CF4)+氧

    5、其它電子混合氣:-63 w%
    序號( 組份氣. [: \9 z! 稀釋氣' r$ q2 組份氣含量范圍0 Z( U;
     1
     25 3
     48
     5$
     67
     77
     8
     92
     10
    氯化氫(HCl)
    硒化氫(H2Se)
    鍺烷(GeH4)
    磷烷(PH3)
    砷烷(As2H3)0 Q; }乙硼烷(B2H6))  F
    硅烷(SiH4)#  s3 
    二乙基碲(C2H5)2Te
    氯(Cl2)
    一氧化碳(CO)
     
    氧、氮!o
    氬、氦、氫、氮6
    氬、氦、氫、氮6氬、氦、氫、氮
    氬、氦、氫、氮
    氬、氦、氫、氮
    氬、氦、氫、氮+氬、氦、氫、氮#

    六氟化硫( t: J3 f! u5 F* y
    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、0.5—15%
    5—150×10-67
    28%
    22%
     
     
     
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