半导体行业气体分类与应用

半导体行业气体划分成常用气体和特殊气体两类

常用气体指集中供给而且使用非常多的气体，比如N₂、H₂、O₂、Ar、He等。

特种气体指半导体生产环节中，比如延伸、离子注进、掺和、洗涤、 遮掩膜形成过程中使用到一些化学气体，也就是气体类别中的电子气体，比如高纯度的SiH4、PH3、AsH3、B2H6、 N2O、NH3、SF6、NF3、CF4、BCl3、BF3、HCl、Cl2等。

半导体制造各工艺所用特气品种

半导体制造工艺中电子特气应用举例：

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刻蚀：

     刻蚀是采用化学和物理方法，有选择地从硅片表面去除不需要的材料的过程。刻蚀的目的是在涂胶的硅片上正确地复制掩膜图形，刻蚀方法有湿法化学刻蚀和干法化学刻蚀。干法化学刻蚀利用低压放电产生的等离子体中的离子或游离基与材料发生化学反应，通过轰击等物理作用达到刻蚀的目的。其主要的介质是气体。

硅片刻蚀气体主要是的氟基气体，包括CF₄、SF₆、C₂F₆、NF₃ ，以及氯基（Cl₂）和溴基（Br₂、HBr）气体等。

常见的刻蚀气体如下：

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掺杂：

     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。

常用的掺杂混合气如下：

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外延沉积：

     外延沉积是为了在衬底晶圆上镀上一层薄膜作为缓冲层阻止有害杂质进入硅衬底。常用的方法有化学气相沉积法（CVD）和物理气相沉积法（PVD），化学气相沉积法用到大量电子气体，是反应物质在气态条件下发生化学反应，生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。

     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SiH2Cl2、SiCl4和SiCl4等。外延主要有外延硅淀积、氧化硅膜淀积、氮化硅膜淀积，非晶硅膜淀积等，是一种单晶材料淀积并生长在衬底表面上的过程。

常用半导体外延混合气组成如下：

半导体行业涉及易燃、有毒有害气体

半导体行业在生产、制造、工艺等方面会涉及产生易燃易爆、有毒有害性的气体。

1)易燃性气体

     易燃性气体一般指可发生自燃、易燃的可燃气体。当环境温度达到一定时，PH3等气体也会产生自燃。可燃易燃气体都有一定的着火燃烧爆炸范围，即上限、下限值。此范围越大的气体起爆炸燃烧危险性就越高，属于易燃气体有H2，NH3，PH3, 等等；

有毒有害气体

2)毒性气体是指在半导体制造行业中使用的气体很多都是对人体有害、有毒的。如砷化氢AsH₃、磷化氢PH₃、硅烷SiH₄、溴Br₂、氟F₂、氰化氢HCN、氟化氢HF等，在工作环境中的允许浓度极微，这些气体一旦发生泄漏，会对身体产生极大的伤害。

● 砷化氢AsH₃，有剧毒，用于半导体工业中，如外延硅的N型掺杂、硅中N型扩散、离子注入、生长砷化镓(GaAs)、磷砷化镓(GaAsP)以及与某些元素形成化合物半导体。

● 磷化氢PH₃，是一种无色、剧毒、易燃的储存于钢瓶内的液化压缩气体。半导体行业中，主要用于硅烷外延的掺杂剂，磷扩散的杂质源。

3)腐蚀性气体

这些腐蚀性气体通常同时也兼有较强的毒性，腐蚀性气体在干燥状态下一般不易侵蚀金属，但在遇到水的环境下就显示很强的腐蚀性，如HCI、HF、CIF₃等。

4)惰性气体

这些气体本身一般不会直接对人体产生伤害，在气体传输过程中，相对于安全上的要求不如以上其他气体严格。

但惰性气体具有室息特性，在密闭空间若发生泄漏会使人室息而造成工伤事故。属于这类的气体有C₂F₆、CF₄等。

5)氧化性气体

这类气体有较强的氧化性，一般同时具有其他特性，如毒性或腐蚀性等，属于这类的气体有CIF₃、NF₃等。

半导体行业在生产、制造、工艺等方面或多或少都会涉及到易燃易爆、有毒有害气体，为避免这些危险气体泄漏等导致的事故，半导体行业用气体检测仪的使用不可或缺。真空尾气处理系统是关键设备.

中华真空学会

Chinese Vacuum Society

Engna真空泵 

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