半导体常见气体的用途.docx

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。/ ( mv! k1 TK7 a/ v- X- 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。% R5 6 t! A l& A7 7 I& EI3、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。8 q! u9 Y0 p$ U4 g j4、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。s; z3 e 3 G. 4 u5、氢化锑（SbH3）：剧毒。用作制造n型硅半导体时的气相掺杂剂。 N8 Q , 3 D+ z4 j6、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。8 Y1 t. i4 y. N N2 % 8 x3 c. H8 M3 p7、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。p- C; o8 2 Y% s: Z1 Y8、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。G% X0 Z5 u9 a D9、三氟化磷（PF3）：毒性极强。作为气态磷离子注入源。/ O$ t: O6 va( _- K10、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。+ 2 A8 f5 h u6 a+ g) ; H/ b11、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。f3 J, i: Q8 U5 M4 I( 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。6 Z, m1 k# Az) L; e13、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。( 2 O% 0 5 h- - f14、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。 K5 o$ F9 X+ N% o4 e3 L0 g: N; , G3 k l) W Y- ! M1 p半导体工业常用的混合气体1 Z4 S) b) d$ K9 F1、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：) P, K- S, O, L# K W8 8 q6 i8 B 1 r, Q, S% d, |& O$ y5 |; z 序号7 C: F0 q6 D$ H. H Z$ XK组份气体% y5 l) k. S5 W( 5 K稀释气体+ H( N) F; _3 Y F/ d _! v1, b/ E( A7 a1 N P- o28 M+ U2 g7 _4 Z3# Z U/ S& t/ R5 b( S* 4. X9 a - P+ e: 5 g硅烷（SiH4）/ |# Q# P/ h8 u9 P5 s氯硅烷（SiCl4）q # E8 二氯二氢硅（SiH2Cl2）; F) j n: |. 8 a6 y乙硅烷（Si2H6） k/ 5 z. ( g# Q# a氦、氩、氢、氮( ea; F/ W0 y0 P氦、氩、氢、氮# gr* V4 w, m氦、氩、氢、氮7 k2 X9 h6 Z7 F8 m8 d) e q7 T氦、氩、氢、氮8 B6 e9 ?* b) * Q! a2 B8 O4 0 h5 _. g; 8 G0 # F2、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：: U+ ( A- Q/ M ( B7 y# q X j- J( y/ N2 b. B; l + o+ I- j. z# g膜的种类: z- J c* X. e7 S. P# f混合气组成) Q$ O$ K9 b0 S$ f* ; e5 q生成方法8 ! G- w# A: F4 T( L半导体膜J. Y, v# a4 x$ e$ c L. 8 G3 ?* P6 J; A X: s, P v w4 w; m) U, z# e3 I: # u+ 2 B9 d( q绝缘膜) C0 Z! u3 y7 F) K9 l2 / l * # o E7 l+ b, yo* d* G6 6 t- R0 N6 l$ p) N6 f+ : s5 * + j+ N# v- c |导体膜, O# a$ M1 w. u, w6 k / b, F B5 m# c. % Y2 l! |7 J硅烷（SiH4）+氢: e+ M/ D! $ j; s; s+ I* m5 p9 ?二氯二氢硅（SiH2Cl2）+氢5 S: 2 + Z- J. D氯硅烷（SiCl4）+氢D; v. u3 t0 g4 / C9 I硅烷（SiH4）+甲烷（CH4）) 5 8 I* d- g9 硅烷（SiH4）+氧 K n0 j3 V2 . 2 a硅烷（SiH4）+氧+磷烷（PH3）9 F, H$ O: |, q( I# C5 W* W1 X% i 硅烷（SiH4）+氧+乙硼烷（B2H6）4 i3 |9 w. e0 - d/ x硅烷（SiH4）+氧化亚氮（N2O）+磷烷2 * f9 Q2 h) Q+ i六氟化钨（WF6）+氢0 O* q- s% t( N1 0 u# x* Y六氯化钼（MoCl6）+氢+ K 2 I# / / O8 b- j0 CVD z8 _* RY+ 0 G. M, CVD$ % z8 _+ Y x8 L- 9 J7 CVD b0 y: q. _. C# R: r E k* q离子注入CVD* |# E. ?/ G9 CVD) D4 d- D! k7 r, a$ q; U, YCVD ) E* d W1 V( ?# U, r; v D( cCVD9 N8 2 x% z8 d3 D1 W0 L+ _离子注入CVD5 p/ S7 b6 9 7 u9 Z% R* pv CVD) 4 P5 p n5 L* gCVD8 _6 _ D/ . P; X5 K5 ; c4 Z$ % v0 H5 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：$ M4 Z+ S/ V0 ( m9 S, b( WE4 m3 Q+ ?% B5 F& u( 9 f0 p 类型3 L; o4 n. pU6 k组份气0 + K8 G _4 - l+ e稀释气% C) Z, 9 d6 q备注4 R3 a c: b8 P硼化合物0 R* O, D) o7 c6 j4 M磷化合物 A砷化合物0 v o7 K G) HB$ E) 乙硼烷（B2H6）、三氯化硼（BCl3）、溴化硼（BBr3）# X5 y, ( p; h2 U0 E2 z$ h( q) M3 |磷烷（PH3）、氯化磷（PCl3）、溴化磷（PBr3）4 W6 b. 3 L8 f砷烷（AsH3）、三氯化砷（AsCl3）$ p8 f2 5 & Y( N|. u氦、氩、氢- n, ; 5 C) j7 M0 u氦、氩、氢, _ x; q) O! E& 2 d氦、氩、氢3 : U 1 v! q% t: s) R- ! m7 s7 W! k4 u1 . s. : k! n) A0 x. B. F4、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：6 * Y; s, ?+ v k C6 l1 D 2 a9 D7 - ?3 y5 R; q x1 d) E2 B 材质/ C( u3 + S+ C! 蚀刻气体6 A W: 8 L5 Y2 l0 o; K铝（Al）, S$ S8 p8 b0 T, k铬（Cr）! T6 O0 / / L( i, Z! Q钼（Mo） * T0 o/ 5 W, : l5 ?$ w x& k8 S: P铂（Pt）% c- W ?6 H1 r, c6 ig聚硅: d$ P# % |O4 ?, J+ D F5 B0 w6 P硅（Si）; 1 l$ T2 N! u5 Y( T# 1 u1 h* 钨（W）1 h c0 w m1 s. ? $ R; j Z氯硅烷（SiCl4）+氩、四氯化碳（CCl4）+（氩、氦）: i- h! t + g6 F四氯化碳（CCl4）+氧、四氯化碳（CCl4）+空气; uU7 D; h% 0 N9 h# H G) i二氟二氯化碳（CCl2F2）+氧、四氟化碳（CF4）+氧* % ! i1 G r: Q! x三氟三氯乙烷（C2Cl3F3）+氧、四氟化碳（CF4）+氧4 B+ h7 j, T% E/ I9 X; y四氟化碳（CF4）+氧、乙烷（C2H6）+氯6 y# K% & R% E四氟化碳（CF4）+氧5 U2 y9 p2 n. Y0 J2 C四氟化碳（CF4）+氧6 # X1 s6 x# C8 i9 c; a2 eR- F0 v4 J5、其它电子混合气：-6- B, S8 : h* b * N1 b9 R + G, i# l7 z! B: q5 w4 序号( I% G; y, x! g4 L J( T2 U3 |组份气# o7 g/ P# p F. ( q8 L D稀释气3 S% v0 G/ R$ 4 Z8 u- j组份气含量范围$ o4 M( V: R W- T6 w1( m, m Ez4 i: C) I8 R6 g24 k T3 k# L, D. k8 p+ v# y9 G2 h37 K; 9 |2 R8 U. U y49 ?- Y3 i. Y$ kR1 P5% p: W7 D) m2 q, G6- D J% , M# 7 h8 P$ D% 9 I9 G) g7/ f9 W% i# j6 / g+ r% s K8 F$ d& ?- B2 b/ g; j9 TG9 s+ B7 ; N8 w F. T! e1 10; Z rI( m/ T氯化氢（HCl）, Y: v$ J- r% a+ S% : ?6 ! g U硒化氢（H2Se）0 o4 m: C/ v- m8 Q* t锗烷（GeH4）! ES9 8 d, z3 F磷烷（PH3）4 P+ y/ $ C+ T8 ) I! q! q砷烷（As2H3）5 9 | 9 G4 乙硼烷（B2H6） g5 M5 |/ K* o6 g% |J5 E硅烷（SiH4）! , e* V( v4 N9 ?二乙基碲（C2H5）2Te2 E1 P$ d% o/ c+ w氯（Cl2）C9 ?* z4 1 v. N: U一氧化碳（CO）+ p5 e8 i! h2 t; eQ氧、氮8 g X1 k0 t; e! Q氩、氦、氢、氮O: q; E9 TG% t1 a氩、氦、氢、氮) G5 L0 f6 T5 r! Q. X/ u Q( p8 r2 N氩、氦、氢、氮C% K0 f0 % f! W5 Q, W氩、氦、氢、氮( yY# B0 r7 X* I$ b+ V! V氩、氦、氢、氮7 e! M9 d0 |0 h! z氩、氦、氢、氮/ y3 t) n7 S% A氩、氦、氢、氮 W* V9 O5 B5 B- _! z氮 x2 F8 B P( p* Q六氟化硫/ _$ X( . B# k