半导体常见气体的用途

发布时间：2020-07-30 22:12:10

半导体常见气体的用途

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。2 L/ F) Q%|) `1 o5 k
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。9 ?,
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。3 `; |8 K, h* r:
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。% D! Q. A$ P L$ V o
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	组份气体	稀释气体
1 2 3 4% D5	硅烷（SiH4）氯硅烷（SiCl4）二氯二氢硅（SiH2Cl2）( b 乙硅烷（Si2H6）	氦、氩、氢、氮氦、氩、氢、氮5 X- 氦、氩、氢、氮 {( k 氦、氩、氢、氮

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8 T! r. M1 \! o! ]4 W!	生成方法3 W0 C! y2
半导体膜+ 绝缘膜" C 导体膜2 w	硅烷（SiH4）+氢/ s: v% u# d" f$ 二氯二氢硅（SiH2Cl2）+氢7 ]4 ?0 氯硅烷（SiCl4）+氢硅烷（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）+氧化亚氮（N2O）+磷烷六氟化钨（WF6）+氢1 Q0 Z7 ^. g1 六氯化钼（MoCl6）+氢	CVD CVD! d( s4 \|: \|] CVD 离子注入CVD CVD CVD' k9 I* m$ @, j CVD 离子注入CVD$ k2 CVD* D ~! }! z, CVD" M; p7 \6 R/ u z

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：1

类型	组份气	稀释气7	备注
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、氩、氢氦、氩、氢氦、氩、氢3

3 ?, a+ h+Q V; ?, `# l* C
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：
3 i$ O8 o$ I5 |# M

材质	蚀刻气体5 U U x: M @6 b: m
铝（Al）铬（Cr）钼（Mo）铂（Pt）8 聚硅硅（Si）钨（W） l$	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% 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、其它电子混合气：-63 w%

序号(	组份气. [: \9 z!	稀释气' r$ q2	组份气含量范围0 Z( U;
1 25 3 48 5$ 67 77 8 92 10	氯化氢（HCl）硒化氢（H2Se）锗烷（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 氩、氦、氢、氮6 氩、氦、氢、氮6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( 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%