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        半導體常用氣體介紹 2020-05-05 0:50:08

        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。

        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。 

        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。 

        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。

        12、三氯化硼(BCl3):金屬蝕刻用氣。

        13、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。 

        14、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。

        15、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。

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         半導體常用的混合氣體


         一、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:

        1.  硅烷混合氣,混氦氣、氬氣、氫氣、氮氣。

        2.  二氯二氫硅混合氣,混氦氣、氬氣、氫氣、氮氣。

        3.  乙硅烷混合氣,混氦氣、氬氣、氫氣、氮氣。

        4.  四氯化硅混合氣,混氦氣、氬氣、氫氣、氮氣。


        二、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,以下是幾類化學氣相淀積混合氣的組成:

        1.半導體膜:(1)硅烷(SiH4)+氫氣(H2)

                             (2)二氯二氫硅(SiH2Cl2)+氫氣(H2)

                             (3)四氯化硅(SiCl4) +氫氣(H2)

        2.絕緣膜:  (1)硅烷(SiH4)+甲烷(CH4)

                            (2) 硅烷(SiH4)+氧氣(O2)

                            (3) 硅烷(SiH4)+氧氣(O2)+磷烷(PH3)

                            (4) 硅烷(SiH4)+氧氣(O2)+乙硼烷(B2H6)

                            (5) 硅烷(SiH4)+笑氣(N2O)+ 磷烷(PH3)

        3.導體膜:  (1)六氟化鎢(WF6)+氫氣(H2)

                           (2) 六氟化鉬(MoF6)+氫氣(H2)


        三、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。

        1.硼化合物:乙硼烷(B2H6)、三氯化硼(BCl3)、溴化硼(BBr3)

        2.磷化合物:磷烷(PH3)、三氯化磷(PCl3)、溴化磷(PBr3)

        3.砷化合物:砷烷(AsH3)、三氯化砷(AsCl3)

        稀釋氣體氦氣、氬氣、氫氣。


        四、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。

        1.鋁(Al)蝕刻:氯硅烷(SiCl4)+氬、四氯化碳(CCl4)+(氬、氦) 

        2.鉻(Cr) 蝕刻:四氯化碳(CCl4)+氧、四氯化碳(CCl4)+空氣

        3.鉬(Mo)蝕刻:二氟二氯化碳(CCl2F2)+氧、四氟化碳(CF4)+氧

        4.鉑(Pt)蝕刻:三氟三氯乙烷(C2Cl3F3)+氧、四氟化碳(CF4)+氧

        5.聚硅蝕刻:四氟化碳(CF4)+氧、乙烷(C2H6)+氯

        6.硅(Si)蝕刻:四氟化碳(CF4)+氧

        7.鎢(W)蝕刻:四氟化碳(CF4)+氧



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