电子气体的发展、应用、分类及常用电子混合气都有哪些?-尊龙平台登录
尊龙平台登录-尊龙ag旗舰厅官网官方入口|尊龙平台登录-尊龙ag旗舰厅官网官方入口|尊龙平台登录-尊龙ag旗舰厅官网官方入口|网站地图欢迎光临武汉纽瑞德特种气体有限公司!

电子气体的发展、应用、分类及常用电子混合气都有哪些?-尊龙平台登录

全国服务热线:4006277838
纽瑞德感谢客户对其大力支持
当前位置:尊龙平台登录-尊龙ag旗舰厅官网官方入口 » 纽瑞德资讯 » 气体指南 » 电子气体的发展、应用、分类及常用电子混合气体
文章出处:责任编辑:作者:人气:-发表时间:2014-07-17 09:34:00【 】

  电子气体的发展及其应用

   

  进入20世纪90年代,世界半导体制造加工中心已由西方逐渐向中国大陆转移,中国已成为世界晶圆的生产基地,中国ic制造业可谓异军突起然而。

   

  我国ic产业的发展极不平衡,与之相关的源性材料仍然依赖进口,因此,尽管我国ic生产加工数量多,但利润却较低。

 

  电子气体(高纯气体) 

 

  电子气号称ic制造的粮食,它的质量好坏直接决定半导体器件的性能。有资料表明,电子气质量哪怕有丝毫的变化,都将严重影响器件的成品率,因此,发达国家为了发展ic业,首先优先开展电子气的研究与生产。由于电子器件发展永无止境,不断升级换代,所以,电子气的研究也必将是随之不断发展,甚至超前发展,以适应下游制造业的发展。

   

  在电子气家族中,硅烷、磷烷、硼烷、砷烷应用量较大,是ic制造极为重要的原料。

   

  电子气的分类

   

  电子工业服务的电子气品种繁多,用途五花八门,它的分类方法亦较为复杂。一般可按电子气组分的性质来分类,也可以按电子气的用途分举类。

   

  a.按电子气组分的性质分类

 

  按组分的性质分类,大致可分为三大类,即单质类气体、化合物类气体和混合物类气体。

 

  表1列出了上述三类电子气的典型例子。其中化合物类应用较多,又可细分为三种,即氢化物(如sih4)、ph3、b2h6等)、氟化物(如nf3、 bf3、sif4等)和碳氟化合物(如cf4、c2f6、c5f12等)。 

 

不同成分电子气的分类

 

分类  气体名称 
单质气体  ar、h2、o2、he、n2、cl2 
化合物气体 sih4、ph3、ash3、b2h6、sif4、sf6、hcl、h2s、nh3、geh4、cf4、c2f6、c3f8、c5h12 
混合物气体 ①sih4 稀释气(ar、he、h2、n2)  ②ph3 稀释气(ar、he、h2、n2) 
  ③ash3 稀释气(ar、he、h2、n2)  ④b2h6 稀释气(ar、he、h2、n2) 
⑤hcl 稀释气(ar、he、o2、n2)  ⑥h2s 稀释气(ar、he、h2、n2) 
⑦nh3 稀释气(ar、he、h2、n2)  ⑧cl2    稀释气(ar、he、n2) 
⑨co sf6  ⑩h2se 稀释气(ar、he、h2、n2) 

   

  b.按电子气用途分类

   

  根据电子气的不同用途,电子气可分为十多类,例如外延晶体生长气、热氧化气、外延气、掺杂气、扩散气、化学气相沉积气、喷射气、离子注人气、等离子蚀刻气、载气/吹洗气、光刻气、退火气、焊接气、烧结气和平衡气等。表2列出了电子工业、半导体器件制备工艺中所用电子气的范例。

   

 

分类  
掺杂气 ash3、ph3、geh4、b2h6、ascl3、asf3、h2s、bf3、bcl3、h2se、sbh3、(ch3)2te、(ch3)2cd、(c2h5)2cd、pcl3、(c2h5)2te 
晶体生长气 sih4、sih2cl2、sihcl3、sicl4、b2h6、bbr3、bcl3、ash3、ph3、geh4、teh2、(ch3)3al、(ch3)3as、(c2h5)3as、(ch3)2hg、(ch3)3p、(c2h5)3p、sncl4、gecl4、sbcl5、alcl3、ar、he、h2
气相蚀刻气 cl2、hcl、hf、hbr、sf6 
等离子蚀刻气 sif4、cf4、c3f8、chf3、c2f6、cclf3、o2、c2clf5、nf3、sf6、bcl3、chfcl2、n2、ar、he 
离子束蚀刻气 c3f8、chf3、cclf3、cf4 
离子注入气 asf3、pf3、ph3、bf3、bcl3、sif4、sf6、n2、h2 
化学气相沉积气 sih4、sih2cl2、sicl4、nh3、no、o2
平衡气〔稀释气)  n2、ar、he、h2、co2、n2o、o2
外延气 sih4、sih2cl2、sicl4、si2h6、hcl、ph3、ash3、b2h6、n2、ar、he、h2 

 

  常用电子混合气

 

  在大规模集成电路(( lsi) ,超大规模集成电路(vlsi)、半导体和电子器件生产与加工过程中,电子气主要用于气相外延生长、化学气相沉积、掺杂(杂质扩散)、蚀刻、离子注人、溅射、退火、系统加压、洁净吹扫、吸气覆盖、氧化和还原等工艺。其中部分气体可直接作为半导体源,如硅源、硼源、磷源和化学气相沉积(cvd)源等。

 

  a.外延生长混合气

 

  外延生长是一种单晶材料沉积并生长在衬底表面上的过程,在半导体工业中,在仔细选择的衬底上选用化学气相沉积的方法,生长一层或多层材料所用的气体叫做外延气体。常用的硅外延气体有二氯氢硅、四氯化硅和硅烷等。主要用于外延硅沉积、多晶硅沉积、氧化硅膜沉积、氮化硅膜沉积、太阳能电池和其他光感器的非晶硅膜沉积等。常见外延混合气体组成列于表3中。

 

  表-3 外延生长混合气组成

 

 

序号 组分气 平衡气
1 硅烷(sih4)  氦、氮、氢、氮
2 四氯化硅(sicl4)  氦、氮、氢、氮
3 二氯氢硅(sih2cl2)  氦、氮、氢、氮
4 乙硅烷(si2h6)  氦、氮、氢、氮

 

  b.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。蚀刻方式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),例如四氟甲烷、三氟化氮、砚氟甲烷、六氟乙烷、全氟丙烷等。常见蚀刻气列于表4中。

 

  表-4 常用刻蚀混合气

   

 

 材质 蚀刻组分气 平衡气
铝(al)  四氯化硅(sicl4)、四氯化碳(cc14)  氩、氦
铬(cr)  四氯化碳(ccl4)  氧、空气
钼(mo)  二氟二氯化碳(ccl2f2)、四氟甲烷(cf4) 
铂(pt)  三氟三氯乙烷(c2cl3f3)、四氟甲烷(cf4) 
聚硅 四氟甲烷(cf4)、乙烷(c2h6)  氧、氯
硅(si)  四氟甲烷(cf4) 
钨(w)  四氟甲烷(cf4) 

 

  c.掺杂混合气

 

  在半导体器件和集成电路制造中,将某些杂质掺人半导体材料内,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。主要包括砷化氢、磷烷、三氟化磷、五氟化磷、三氟化砷、五氟化砷、三氟化硼和乙硼烷等。通常将掺杂源与运载气体(如氦气和氮气)在源柜中混合,混合后气流连续注人扩散炉内并环绕在晶片四周,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人硅。常用掺杂混合气列于表5中。 

 

   类型

  组分气

  稀释气

   备注

  硼化合物

  乙硼烷(b2h6)、三氯化翻(bcl3)、三溴化硼(bbr3)

  氦、氩、氢

  具有p型性质

  磷化合物

  磷烷(ph3)、三氧化磷(pcl3)、三溴化磷(pbr3)

  氦、氩、氢

  具有n型性质

  砷化合物

  砷化氢(ash3)、三氯化砷(ascl3)

  氦、氩、氢

 
 

  硒化合物

  硒化氢(h2se)

  氦、氩、氢、氮

 
 

  

  d.化学气相沉积混合气

 

  化学气相沉积(cvd)混合气是利用挥发性化合物,通过气相化学反应沉积某种单质或化合物的一种方法,即应用气相化学反应的一种成膜方法。依据成膜种类,使用的化学气相沉积(cvd)气体也不相同。表6列出了几类化学沉积混合气的组成。
表-6 化学气相沉积混合气

 

膜的种类 混合气组成 生成方法
半导体膜 硅烷(sih4) 氢(h2)  cvd 
二氧氢硅(sih2cl2) 氢(h2)  cvd 
四氯化硅(sicl4) 氢(h2)  cvd 
硅烷(sih4) 甲烷(ch4)  离子注入cvd 
绝缘膜 硅烷(sih4) 氧(o2)  cvd 
硅烷(sih4) 氧(o2) 磷烷(ph3)  cvd 
硅烷(sih4) 氧(o2) 磷烷(ph3) 乙硼烷(b2h6)  cvd 
硅烷sih4) 氧化亚氮(n2o) 磷烷(ph3)  离子注cvd 
导电膜 六氟化钨(wf6) 氢(h2)  cvd 
六氯化钼(mocl6) 氢(h2)  cvd 

 

  e.离子注入气 

 

  在半导体器件和集成电路制造中,离子注人工艺所用的气体统称为离子注人气,它是把离子化的杂质(如硼、磷、砷等离子)加速到高能级状态,然后注入到预定的衬底上。离子注入技术在控制阀值电压方面应用得最为广泛。注入的杂质量可以通过测量离子束电流而求得。离子注入气体通常指磷系、砷系和硼系气体。表7列出了英国boc公司生产的部分离子注入用气体的例子。

 

  表-7 英国boc公司部分离子注入气体

 

气体种类 组分气含量/%  稀释气 压力/kpa 
磷烷(ph3) 5 氢气(h2)  27.7
15 氢气(h2)  27.7
砷化氢(ash3) 5 氢气(h2)  27.7
15 氢气(h2)  27.7
0
网站地图