半导体行业常用气体介绍
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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# _$ V
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。 $ k6 B/ ?6 '" b
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 ?, D-
B' P3 S9 s
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/CCI4、NF3/HCI 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: C,
B
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 0 z/ Z A X2 @- J
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
h（ e） q
1 P4 y# C/ I: G9 Z8 f
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：；O X2 m） W; }# o4 t（ S: m
膜的种类 混合气组成 8 T! r. M1\! o! ]4 W! }; g:
~$ x/ t 生成方法3 WOC! y2 f/
O, X* t' cO t
半导体膜+ m" 硅烷（SiH4）+氢/ s: v% u# d" f$ Q CVD
s, H1 ~） X） 二氯二氢硅（SiH2CI2）+ 氢 7 ]4 ?0 t3 v CVD! d（ s4 |:
b4 ', d p& b7 A: ' | d+ ]6 I
,j5 ]） e. 氯硅烷（SiCI4）+氢 CVD
~（ f: m. I! 硅烷（SiH4）+甲烷（CH4 离子注入CVD
F* '/ H 硅烷（SiH4）+ 氧"U6 H: b7 v. W） Y CVD 1
2 硅烷（SiH4）
3. W D"氯硅烷（SiCl4）
u: ]+ A# 二氯二氢硅（SiH2CI2）
D（ {8 L4 Y# T, H2 W1 DO C3 H
| 乙硅烷（Si2H6）
4%D5 z" 氦、氩、氢、氮
氦、氩、氢、氮5 X-
t） ?% c" H
（b+ C
氦、氩、氢、氮{（ k6 u7
g* o/ a
氦、氩、氢、氮
硅烷（SiH4）+ 氧 + 磷烷（PH3 %~. d: N; CVD' k9 I* m$ @, 8 X: k; H# F 0$ A
H; ?, e8 z 硅烷（SiH4） +氧+乙硼烷（B2H6 绝缘膜"C9 硅烷（SiH4） +氧化亚氮（N20 +磷烷
Z* N/ }（ m6 六氟化钨（WF6 + 氢 1 Q0 Z7 A. g1 }$ ~"
o/ X' K+ bl W
Y, e 六氯化钼（M0CI6 + 氢
导体膜2 w5 }, P. w#
_/ h- {" D"
cl I %V! |5 F8 y.
P7 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 V. F# O） k- R（ j（ t
稀释气 备注-
类型 组份气 7 } p5 ]1 U ~!
[2 D: n, '! C" b0 [6
W W Q s' f
乙硼烷（B2H6、三氯化硼（BCI3）、溴化 硼（BB⑶
磷烷（PH3、氯化磷（PCI3 ）、溴化磷（PBr3） 砷烷（AsH3、三氯化砷（AsCI3）（ D: 0（ m6 r0 R. r2 o j$ f（ p4 k. A） @+ ?
CVD
离子注入CVD$ k2 a7
w! r. R7 o
CVD*D ~! }! z, J3 Z3
x8 ?5 p" |/ r9 ~
CVD" M; p7 \6 R/ u z
硼化合物
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x$、0 U:
\" x0 t
磷化合物
"|* e3 氦、氩、氢）v6 [9 p0 I, F*
w" A； x, w9h,
Q*
E6 m k" F7 c4 s$ V） p8 R2 A
|（ \: u0
F
砷化合物
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x$ X/ K8
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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$ 08 o$ 15 I# M
蚀刻气体5 U U x: M @6 b: m
氯硅烷（SiCI4）+氩、四氯化碳（CCI4） + （氩、氦） 四氯化碳（CCI4） +氧、四氯化碳（CCI4） +空气
二氟二氯化碳（CCI2F2） +氧、四氟化碳（CF4 +氧% n4 @! P6 {8 ~/
a: Y, I" a
三氟三氯乙烷（C2CI3F3） +氧、四氟化碳（CF4 +氧
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 1/ G2 N9 q
四氟化碳（CF4 +氧
5、其它电子混合气：-63 w% G4 BO h+ q7 n: _（ f: g X% C 材质
铝（AI）
铬（Cr）
钼（MO 铂（Pt） 8
Q$ {3 X（ J! g N9
U 聚硅
硅（Si）
钨（W %
l$ N7 y%
[$ f（ @'
L6 q7 L 组份气.[:\9 z! N3稀释气’r$ q2组份气含量范围0
@! s2 F%N" p% Z（ U; } x% E' Q序号（q- a" V*
G（ o/ f YO A D（ c
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x ?
氯化氢（HCI） % ]2
S' }0 n, {5 n1 A%
E# N8 ? 硒化氢（H2Se 锗烷（GeH4
磷烷（PH3 砷烷（As2H30 Q； }'
Q ]） [2 X& q" Q
乙硼烷（B2H6 ）
F$ W%r%h- A（ I/
y* L9 X/ '- y 硅烷（SiH4 ） #
s3 } c! k, A） Q
二乙基碲（C2H5 2Te* n2 x# '" m.
_# W/ X' H- G f
氯（CI2） 一氧化碳（CO[-I
氧、氮！
m v" 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 A# u
氩、氦、氢、
氮
氩、氦、氢、
氮
氩、氦、氢、
氮
氩、氦、氢、
氮 + q* t" z8
d7 A5 o) e 氩、氦、氢、 氮 #
@' g* 00 E" j+
b
氮
六氟化硫(t:
J3 f! u5 F* y 1 — 10%$Z+ k/ z! [5 U!
H
5—5000 X 10-6
1— 5%
5—5000 X 10-6、
0.5 —15%
5—5000 X 10-6、
0.5 —15%
5—5000 X 10-6、1%#v8
b5 ?* N9 S/ D n, Q% A
0.5 —15%
5— 150X 10-67 @3u/
m5 U$ K
28%
22%（ D. Z/ B f/ o
