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半導(dǎo)體常見氣體的用途

2020-07-30 22:12:10 來源：浙江米勒潔凈設(shè)備科技有限公司

半導(dǎo)體常見氣體的用途

1、硅烷（SiH4）：有毒。硅烷在半導(dǎo)體工業(yè)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(zhì)或同質(zhì)硅外延生長原料、以及離子注入源和激光介質(zhì)等，還可用于制作太陽能電池、光導(dǎo)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(dǎo)體材料，鍺烷在電子工業(yè)中主要用于化學(xué)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(zhì)源。同時也用于多晶硅化學(xué)氣相淀積、外延GaP材料、離子注入工藝、化合物半導(dǎo)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(dǎo)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(tài)雜質(zhì)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(dǎo)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(xué)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(tài)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(fā)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(dǎo)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(chǎn)生有毒的氟化氫煙霧。用作氣態(tài)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(dǎo)體工業(yè)常用的混合氣體
1、外延（生長）混合氣：在半導(dǎo)體工業(yè)中，在仔細選擇的襯底上選用化學(xué)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(xué)氣相淀積（CVD）用混合氣：CVD是利用揮發(fā)性化合物，通過氣相化學(xué)反應(yīng)淀積某種單質(zhì)和化合物的一種方法，即應(yīng)用氣相化學(xué)反應(yīng)的一種成膜方法。依據(jù)成膜種類，使用的化學(xué)氣相淀積（CVD）氣體也不同，以下表是幾類化學(xué)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(dǎo)體膜+ 絕緣膜" C 導(dǎo)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(dǎo)體器件和集成電路制造中，將某些雜質(zhì)摻入半導(dǎo)體材料內(nèi)，使材料具有所需要的導(dǎo)電類型和一定的電阻率，以制造電阻、PN結(jié)、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(xù)注入擴散爐內(nèi)并環(huán)繞晶片四周，在晶片表面沉積上摻雜劑，進而與硅反應(yīng)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(qū)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(xué)蝕刻和干法化學(xué)蝕刻。干法化學(xué)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(zhì)	蝕刻氣體5 U U x: M @6 b: m
鋁（Al）鉻（Cr）鉬（Mo）鉑（Pt）8 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# 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%