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全面解析电子混合气

2017-03-16       623

 电子工业用气体统称为电子气。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、化学气相淀积、掺杂(杂质扩散)、蚀刻、离子注入、溅射、退火、系统加压、洁净吹扫、吸气覆盖、氧化和还原等工艺。其中部分气体直接作为半导体源,如硅源、硼源、磷源和CVD 源等等。

 电子气体是半导体工业、微电子工业重要的且必不可少的基础材料,随着半导体工业和微电子工业的迅猛发展,对电子气体的品种、数量、质量及纯度提出了较高的要求。

电子混合气根据组成不同分类:单质类气体、化合物类气体和混合物类气体。根据不同用途可分为:晶体生长气、热氧化气、外延气、掺杂气、扩散气、化学气相淀积气、喷射气、离子注入气、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。

 常见的电子混合气:

 电子混合气体广泛用于大规模集成电路(L.S.I)超大规模集成电路(V.L.S.I)和半导体器件生产中,主要用于气相外延(生成)、化学气相淀积、掺杂(杂质扩散)、各类蚀刻和离子注入等工艺中。下面介绍几种常见的电子混合气体。

 1、外延生长混合气体

外延生长是一种单晶材料淀积并生产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,多晶硅淀积,氧化硅膜淀积,氮化硅膜淀积,太阳能电池和其他光感器的非晶硅膜淀积等。

 2、蚀刻混合气体

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),例如四氟化碳、三氟化氮、三氟甲烷、六氟乙烷、全氟丙烷等。

3、掺杂混合气体

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。主要包括砷烷、磷烷、三氟化磷、五氟化磷、三氟化砷、五氟化砷、三氟化硼和乙硼烷等。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。

 4、化学气相淀积混合气体

化学气相淀积混合气体(CVD)是利用挥发性化合物,通过气相化学反应淀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,使用的化学气相淀积(CVD)气体也不相同。

 5、离子注入气体

在半导体器件和集成电路制造中,离子注入工艺所用的气体统称为离子注入气,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

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