除去Al、Fe、si等金届化合物2025年11月24日电子特气普遍使用于半导体、微电子和合连的太阳能电池等高科技资产,或用于薄膜重积、刻蚀、掺杂、钝化、洗刷,或用作载气、保卫空气等等。
狭义的“电子气体”特指电子半导体行业用的特种气体,首要使用于前端晶圆修设中的化学气相重积、光刻、刻蚀、掺杂等诸众枢纽;电子特种气体的纯度和清白度直接影响到光电子、微电子元器件的质地、集成度、特定本领目标和制品率,并从根底上限制着电途和器件的正确性和凿凿性,看待半导体集成电途芯片的质地和功能具有首要意旨。

电子特气正在晶圆修设流程中占资料本钱的14%支配,简直排泄到集成电途临蓐的每个枢纽,对集成电途的功能、集成度和制品率都有宏大影响,被称为半导体修设的“血液”和“粮食”。
电子特气的品德首要取决于其纯度和净度,日常而言,对电子特气的纯度哀求抵达了5N-6N(N 指纯度百分比中9的个数,比如5.7N显示99.9997%,6N 显示99.9999%),同时还哀求将金属元素净化到10-9级至10-12级。纯度每提拔一个N,以及粒子、金属杂质含量浓度每低落一个数目级,都将带来工艺纷乱度和难度的明显提拔。一朝电子特气的纯度或是净度不达标,轻则使得下逛产物德地然而合,重则扩散污染整条产物线,酿成产物整个报废。

例如,离子注入气体的氢化物气体浓度没有抵达哀求,那么正在离子注入时,硅片的PN结浓度就会和理念值相差较远,酿成电性偏移。
而假如光刻气的配比闪现偏向,将直接酿成光刻机光源的波长发作改观,最终导致光刻线宽闪现偏移。若CVD气体含有部门杂质,正在薄膜重积后,正在绝缘层上会闪现导电离子,酿成短途形象。
12英寸、90纳米制程的IC修设本领必要电子气体纯度要正在99.999%-99.9999%(5N-6N)以上,无益的气体杂质必要掌管正在10-9(ppb),对金属元素杂质以及灰尘粒子做出了庄厉的局部。
正在更为进步的28nm及目前邦际一线nm制程工艺中,电子特气的纯度哀求则很或许更高,乃至抵达ppb(10-12)级别。电子特气决计了集成电途产物的最终良率和牢靠性。
纯化手段的挑选视气源、临蓐手段和临蓐界限而定。ULSI级N2、O2、Ar的临蓐众采用气氛低温精馏法和低温吸附法。金属氢化物净化本领近年来取得了较疾生长,可用于制取6N氢气。
硅烷是半导体修设中所用最首要的气体种类之一.硅烷的临蓐手段首要有两种:联碳法和硅化镁法 前者为欧美所采用,后者以日本小松电子为代外。中邦采用后者, 首要革新正在于精馏塔结树及精馏温度的挑选激光纯化硅烷可将此中AsH3 和PH3。含量低落到0.5ppm 以下。硅烷正在前缀纯化中采用常温分子筛吸附,正在深度纯化工艺中采用树脂净化 。法邦液化气氛公司采用玲凝及吸附手段实行纯化” ,采用含SiO2:和Al2O3 的合成沸石提纯含有PH3的SiH4。
外洋二氯硅烷的临蓐首要是采用两种手段.即催化歧化法和粗品提纯法。进入4MDRAM 临蓐岑岭期,MOS外延片目标于行使SiH2CL2气体,SiH2CL2气体的深度纯化除采用精馏法外,也采用吸附剂和树脂净化。
美邦Solkatronic公司有两套PH3纯扮装备,粗PH3经催化除杂质后再经吸附纯化。将含有AsH3 的气态PH3正在无氧空气中通过热的(200~350℃)活性炭,AsH3即可领悟而取得纯PH3 。
以工业氯为原料,先经干燥脱水,然后经化学照料过的沸石吸附剂进一步除水、CO 和碳氢化合物,减压玲凝诀别,可制取4.5N高纯氯。
L’Air Liquide的一家斟酌核心有一套HCl纯扮装备,采用分子筛吸附纯化,可制取4.5N HCl,水含量10ppm 。采用低温吸赞同精馏相连合的工艺也可制取4.5N HCl。
将粗制BCL3;经活性炭吸附,除去Al、Fe、si等金届化合物,可制得6N BCL3。活性炭适宜孔径为(1~10)×10 -3um。
粗制SiF4经活性炭吸附除去(SiF3)2O等含氧氯硅烷及SO2 、SO3 、H2S等含硫化合物 。电子气种类众,纯化手段日常众采用吸附(常温、低温)、精馏(古间歇精馏)、催化等手段,这里不逐一赘述。
气体纯化本领的降低首要呈现正在5个方面,即高功能吸附剂的研制与使用;挑选功能好,寿命长的催化剂的研制与使用,比如,树脂涂复化合物的使用;组合吸附剂的使用;吸附工艺的革新;新的纯化法,比如,激光纯化、金属氢化物纯化法的开荒与使用。
正在半导体工业中,常用的特种气体有100众种,此中正在集成电途修设中的硅片修设、氧化、光刻、气相重积、蚀刻、离子注入等主题工艺枢纽中,必要的特种气体品种大约50种。咱们能够从下图的示例中看到芯片修设各工艺枢纽中所必要的电子气体(蓝色框内为所需电子气体品种)。

刻蚀是采用化学和物理手段,有挑选地从硅片外外去除不必要的资料的流程。刻蚀的目标是正在涂胶的硅片上精确地复制掩膜图形。分为刻蚀手段有湿法化学刻蚀和干法化学刻蚀。干法化学刻蚀应用低压放电发作的等离子体中的离子或逛离基与资料发作化学反响,通过轰击等物理效率抵达刻蚀的目标。其首要的介质是气体。
硅一刹蚀气体首要是的氟基气体,包罗CF4、SF6、C2F6、NF3 ,以及氯基(Cl2)和溴基(Br2、HBr)气体等。常用的刻蚀气体如下外:

正在半导体器件和集成电途修设中,将某些杂质掺入半导体资料内,使资料具有所必要的导电类型和肯定的电阻率,以修设电阻、PN 结、埋层等,掺杂工艺所用的气体称为掺杂气体。首要包罗砷烷、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。通俗将掺杂源与运载气体(如氩气和氮气)正在源柜中夹杂,夹杂后气流继续注入扩散炉内并缠绕晶片边际,正在晶片外外重积上掺杂剂,进而与硅反响天生掺杂金属而徙动进入硅。常用掺杂夹杂气如下

外延重积是为了正在衬底晶圆上镀上一层薄膜行动缓冲层禁止无益杂质进入硅衬底。常用的手段有化学气相重积法(CVD)和物理气相重积法(PVD),化学气相重积法用到豪爽电子气体。化学气相重积是反响物质正在气态前提下发作化学反响,天生固态物质重积正在加热的固态基体外外,进而制得固体资料的工艺本领。
正在半导体工业中,正在提神挑选的衬底上选用化学气相淀积的手段,成长一层或众层资料所用的气体叫作外延气体。常用的硅外延气体有SiH2Cl2、SiCl4 和SiCl4 等。外延首要有外延硅淀积、氧化硅膜淀积、氮化硅膜淀积,非晶硅膜淀积等。外延是一种单晶资料淀积并成长正在衬底外外上的流程。常用半导体外延夹杂气构成如下外:

从电子特气资产链来看,气体原料和化工原料是电子特气的首要临蓐原料;气体修设是电子特气的首要临蓐修设。别的,因为气体产物大无数为伤害化学品,因而运输枢纽钢瓶需求也必不行少,增进了安定哀求。
因为行业对产物纯度的奇特哀求,电子特气的纯化、杂质检测、储运本领面对全方位检验;别的电子特气的本领、资金、人才壁垒,以及必要较长年光的客户验证,因而电子特气的开荒难度也斗劲大。
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