半导体行业常用气体介绍

1、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。, F X+ B2 Y# _$ V2、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。$ k6 B/ ?6 b3、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

2、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 k4、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 ?, D- B P3 S9 s5、氢化锑（SbH3）：剧毒。用作制造n型硅半导体时的气相掺杂剂。* f- j6 O8 A5 G 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。0 g, 5 1 D6 a0 5 F7、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。$ h+ |( E/ $ R( X*

3、 c$ R8、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。/ S V0 L( % j8 u6 d2 H4 a9、三氟化磷（PF3）：毒性极强。作为气态磷离子注入源。3 ; |8 K, h* r: C, B10、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

4、延沉积扩散的硅源和光导纤维用高纯石英玻璃的原料。0 F2 s+ ?% U, Q11、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$ PL$ V o12、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。5 hu0 L3 W7 s# a) W13、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。# S M, j4 h, 4 s! J14、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。1 s- u1 C5 K* 5 G6 e * z- C2 j1 f6

5、 T+ g7 d) l. a6 半导体工业常用的混合气体0 z/ ZA X2 - J1、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：+ b+ D! l$ e$ sC# Y3 D ( ?4 p# _. H+ ) M J R. J 序号: KN5 r3 a( o3 e6 U2 a V# V# Y组份气体-

6、J; M8 _$ / f% d: h稀释气体 D9 d- M0 L% h4 Q/ U: V* y: k2 11 L% ?0 N8 L4 M% w6 r( 9 k, e8 Q2 F% q( C% u8 0 6 b O( Y3. W D u: + A# D( 8 L4 |4% D5 z h( e) q硅烷（SiH4）, D7 a! N4 a2 ?4 : l3 氯硅烷（SiCl4）t* J+ R ( . k二氯二氢硅（SiH2Cl2）( b+ C Y# T, H2 W1 D0 C3 H乙硅烷（Si2H6）; L( O5 e3 _! LV氦、氩、氢、氮_9 g) X/ a; w& H. 7 q氦、氩、

7、氢、氮5 X- t) ?% c H氦、氩、氢、氮 ( k6 u7 g* o/ a氦、氩、氢、氮- m3 v) 5 G1 C: ( t1 P4 y# C/ l: G9 Z8 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：; O X2 m) W; # o4 t( S: m0 q t9 U4 8 s! P) s P 膜的种类$ ?4 k/ w, ) . h# 8 w/ Y G混合气组成8 T! r. M1 !

8、o! 4 W! ; g: $ x/ t生成方法3 W0 C! y2 f/ O, X* t c0 t半导体膜+ m s, H1 ) X) b4 , d, j5 ) e. ( f: m. l! F* / H) % |2 $ d% y0 l, g z& j Wd7 N 8 X: k; H# F H; ?, e8 z绝缘膜 C9 Z* N/ ( m6 o/ X K+ b1 Y, e1 R$ b- k% PE* N; H5 - J. N % 0 c D0 Z3 N9 R) b. V2 O C 1 V) O2 x c* n* h导体膜2 w5 , P. w# _/ h- D c1 l% V! |5 F8

9、y. P7 Z硅烷（SiH4）+氢/ s: v% u# d f$ Q二氯二氢硅（SiH2Cl2）+氢7 4 ?0 t3 v p& b7 A: 氯硅烷（SiCl4）+氢; M; P0 X1 Z m$ 3 j; r) V硅烷（SiH4）+甲烷（CH4）: p0 n/ e+ o, V6 p; v8 I硅烷（SiH4）+氧 U6 H: b7 v. W) Y硅烷（SiH4）+氧+磷烷（PH3）% . d: N; O$ A硅烷（SiH4）+氧+乙硼烷（B2H6）( V+ U* % w5 I$ U2 |! _* m4 N硅烷（SiH4）+氧化亚氮（N2O）+磷烷( r+ P$ J7 2 ch i六氟化钨（W

10、F6）+氢1 Q0 Z7 . g1 $ W六氯化钼（MoCl6）+氢! z1 E2 ! ! ; P/ D! ECVD r, O W8 . U8 D! CCVD! d( s4 |: |d+ 6 lCVD2 y |1 |5 L+ R2 R- K3 a, d0 K+ O5 n离子注入CVD7 ?; 0 u|; k, fCVD A6 2 H, A( I% v. h6 J% x: hCVD k9 I* m$ , j$ f( p4 k. ) + ?CVD9 D4 v+ e) p+ ! K9 y离子注入CVD$ k2 a7 w! r. R7 oCVD* D ! ! z, J3 Z3 x8 ?5 p |/ r

11、9 CVD M; p7 6 R/ u z. j4 K% m7 G|* e4 L3、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 V. F# O) k- R( j( t: o8 L( m S b$ # _$ n$ |(

12、类型p6 f1 b2 8 z1 c组份气- F( A# S, 3 C! f稀释气7 p5 1 2 D: n, ! WW备注- U! C b0 6 Q s f硼化合物* E3 z9 | x$ 0 U: x0 t磷化合物 |* e3 k F7 c4 |( : u0 F砷化合物$ C x$ X/ K8 p乙硼烷（B2H6）、三氯化硼（BCl3）、溴化硼（BBr3）# X0 m 9 D4 O5 P a磷烷（PH3）、氯化磷（PCl3）、溴化磷（PBr3）* L9 X8 h( S6 |砷烷（AsH3）、三氯化砷（AsCl3）( D: O( m6 r0 R. r2 o氦、氩、氢* k0 Y/ K( O*

13、/ B7 F9 L- O氦、氩、氢) v6 9 p0 l, F* w ; x, w9 h, Q* E6 m氦、氩、氢3 L2 s$ V) p8 R2 - Z- $ j, / R# u/ r3 ?, a+ h+ QV; ?, # l* C4、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：8 V l6 G g

14、# l6 0 Y 3 i$ O8 o$ I5 |# M材质8 F* q2 Q; W* p q Z. D; p7 j蚀刻气体5 UU x: M6 b: m铝（Al）7 q; j5 I K+ o; E铬（Cr）- F9 J1 J4 D* P/ ; i( J% 钼（Mo）% . # f. K% J* k2 C3 l铂（Pt）8 Q$ 3 X( J! g N9 U聚硅* 2 o/ J( d9 x# i+ lS3 硅（Si）8 D2 E( : m3 A6 M7 B0 P/ 钨（W）% l$ N7 y% $ f( L6 q7 L氯硅烷（SiCl4）+氩、四氯化碳（CCl4）+（氩、氦）! H8 N6 q/

15、 w* g+ _% h/ R/ ; l四氯化碳（CCl4）+氧、四氯化碳（CCl4）+空气$ J6 F qCj N1 F二氟二氯化碳（CCl2F2）+氧、四氟化碳（CF4）+氧% n4 ! P6 8 / a: Y, I a三氟三氯乙烷（C2Cl3F3）+氧、四氟化碳（CF4）+氧R% V4 M) k- : Q, M; 5 w四氟化碳（CF4）+氧、乙烷（C2H6）+氯 s, P, y1 L5 u0 R* d s四氟化碳（CF4）+氧8 f, G7 I/ G2 N9 q四氟化碳（CF4）+氧: T, 9 H3 j: |9 l3 g! X* g8 N: r: ? H5、其它电子混合气：-63 w%

16、 G4 B0 h+ q7 n: _( f: gX% C0 A7 x ?9 t. d9 p 序号( q- a V* G( o/ fY0 组份气. : 9 z! N3 D( c稀释气 r$ q2 ! s2 F% N p% - |组份气含量范围0 Z( U; x% E Q14 V4 z |* Y& 0 z3 v, S8 U25 y6 v|# r4 ?: 0 E1 y/ t3) p2 v0 r6 c$ K# f0 ( W% m# e48 V3 _( _) n7 W/ LP3 L5$ # H: UE% % 1 67 3 h T* S8 M1 k# ?: y7 v$ P77 O7 Y y2 V) . A(

17、 g( X, D8u$ u+ $ L; n$ x6 S- H, l92 . H6 m: L m10! N5 f) m* _$ P+ x?氯化氢（HCl）% 2 S0 n, 5 n1 A% E# N8 ?硒化氢（H2Se）, 3 L7 z; w$ n6 C$ M锗烷（GeH4）, T$ V- y p- n( m+ T: v磷烷（PH3）, n7 m; f% ?/ G; 6 i砷烷（As2H3）0 Q; Q ) 2 X& q Q乙硼烷（B2H6）) F$ W% % h- A( l/ y* L9 X/ - y硅烷（SiH4）# s3 c! k, ) Q二乙基碲（C2H5）2Te* n2 x# m.

18、_# W/ X H- Gf氯（Cl2）4 # v/ D+ ?, P* 1 C- _. M8 V一氧化碳（CO）1 g9 Q g% q- k 6 D9 氧、氮! mv Q - c# U z6 X0 X/ L+ r! o氩、氦、氢、氮6 ! Y* x- / , Q/ H氩、氦、氢、氮6 v$ _3 k9 S! y, z9 # u氩、氦、氢、氮/ HB6 R+ P! 1 b9 X# q氩、氦、氢、氮3 B8 e: $ w9 q1 i% W) W3 x3 g氩、氦、氢、氮/ 8 u8 C1 v9 K7 c氩、氦、氢、氮+ q* t z8 d7 5 o) e氩、氦、氢、氮# g* O0 E j+ b氮! G3 F- R, n0 T( a L. 六氟化硫( t: J