自從半導(dǎo)體問(wèn)世以來(lái),高純度氣體的可靠供應(yīng)在電子行業(yè)是至關(guān)重要的。首先,通過(guò)不同的氣體流把
雜質(zhì)原子引入到半導(dǎo)體材料來(lái)生產(chǎn)個(gè)別半導(dǎo)體元件,然后加以混合,再送進(jìn)名為外延生長(zhǎng)的過(guò)程的反應(yīng)
容器中。
在制造集成電路的過(guò)程中,超過(guò)30種不同的工藝氣體被用于蝕刻\沉積\氧化\摻雜,和惰性保護(hù)的應(yīng)用。
現(xiàn)代晶片電路的嚴(yán)格要求規(guī)定,百萬(wàn)份\數(shù)十億份甚至萬(wàn)億份的水平的微量雜質(zhì)將導(dǎo)致重大的缺陷,并由
于高廢品率導(dǎo)致成本增加。
♦氮?dú)馔ǔ@梅蛛x空氣在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。它被廣泛使用在許多過(guò)程中作為提供惰性環(huán)境或清除一個(gè)過(guò)程完
成后的反應(yīng)氣體。
♦氬通常以低溫液體交付,并用于為金屬的濺射沉積提供惰性環(huán)境,因?yàn)榈獨(dú)獾姆磻?yīng)性高而導(dǎo)致形成金
屬氮化物。
♦氫氣可以在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)、以低溫液體或壓縮氣體交付-這取決于消耗速率。它是用于為金屬膜進(jìn)行退火時(shí)
提供一種還原環(huán)境。
在沉積多晶和外延硅、二氧化硅和硅的氮化物,或在化學(xué)氣相沉積法(CVD)中沉積多層的硅化合物
到硅襯底上等工藝中,硅前驅(qū)體氣體提供的硅原子來(lái)源。其中最常見(jiàn)的是硅烷、二氯硅烷、三氯硅烷和
四氯化硅。
摻雜氣體提供所要求的雜質(zhì)的一個(gè)受控源,用來(lái)更改局部半導(dǎo)體材較的屬性。摻雜氣體提供所要求的
雜質(zhì)的一個(gè)受控源,用來(lái)更改局部半導(dǎo)體材料的屬性。摻雜劑令分子的晶格結(jié)構(gòu)成為缺乏電子或剩余電
子,從而改變材料的導(dǎo)電性。
反應(yīng)氣體包括氨、氧化二氮、氯化氫和六氟化鎢。蝕刻劑氣體包括碳氟化合物和許多其他的氟化材料
,最生要的是鹵化碳14、鹵化碳23、鹵化碳116和三氟化氮。這些氣體與硅、二氧化硅和硅的氮化物反
應(yīng),其功能是在形成晶片的過(guò)程中除去一些薄膜層。
如溴化氫、氯化氫和氯等腐蝕性氣體也用于蝕刻,因?yàn)樗鼈兣c金屬反應(yīng)以形成揮發(fā)性產(chǎn)物,可方便
地抽取。高純度提高了加工性能,并盡量減少對(duì)氣體管網(wǎng)和控制系統(tǒng)的腐蝕。
這些化學(xué)物質(zhì)被確認(rèn)為非常強(qiáng)力的溫室氣體,其全球變暖潛能值至少比二氧化碳高17000倍。1998年
,美國(guó)環(huán)境保護(hù)局表彰了世界半導(dǎo)體理事會(huì)作為其首個(gè)氣候保護(hù)獎(jiǎng)的一部分,因?yàn)榘雽?dǎo)體產(chǎn)業(yè)作出努力,
至力于顯著減少溫室氣體的排放量。
例如,半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會(huì)其中一個(gè)成員公司,英特爾公司,被挑選獲得其溫室氣體管理目標(biāo)的舊卓越成
就獎(jiǎng)。
三氟甲烷、三氟化氮和六氟化硫的排放量是首要關(guān)注的問(wèn)題,部分原因是由于大型號(hào)平板顯示器和硅
薄膜光伏組件的需求上升,令這些清潔氣體的消耗顯著上升。這個(gè)全球性的工業(yè)已經(jīng)超過(guò)了其初始的10
%PFC的減排目標(biāo)和報(bào)告10年內(nèi)將過(guò)32%。一個(gè)新的10年目標(biāo)是要所有WSC的成員的新的半導(dǎo)體制造設(shè)
施推行最先進(jìn)的實(shí)務(wù),目的是到2020年將溫室氣體排放進(jìn)一步減少30%。
在元素周期表中,氟是電負(fù)性最強(qiáng)的元素,并且是制造薄膜裝置中眾多常用的有毒氣體相化學(xué)品之一,
而這種極端的反應(yīng)性是對(duì)健康及設(shè)備構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)的原因。
氟是淡黃綠色的鹵素氣體,容易與大多數(shù)其他元素,包括惰性氣體氪、氙和氡,形成化合物。它的反
應(yīng)性是如此的高,許多常見(jiàn)的物質(zhì),包括玻璃、金屬、甚至是水,可以在一個(gè)氟氣的射流中燃燒出一個(gè)
明亮的火焰。出于這個(gè)原因,大多數(shù)制造商在過(guò)去在干法刻蝕和反應(yīng)腔調(diào)清洗耳恭聽(tīng)?wèi)?yīng)用中選擇采用
NF3,雖然工業(yè)氟可作為一個(gè)低溫液體或作為一種壓縮氣體以大容量的運(yùn)輸,但安全和后勤問(wèn)題要求大
多數(shù)氟是在現(xiàn)場(chǎng)和按需求,在低壓力或大氣壓產(chǎn)生和消耗。氟是利用莫瓦桑方法來(lái)進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)。供
高新技術(shù)光伏制造所使用的現(xiàn)場(chǎng)制氟設(shè)備的設(shè)計(jì)都考慮到安全和可靠性。
幸運(yùn)的是,盡管氟擁有高的反應(yīng)性,在工藝溫度,許多用來(lái)制造設(shè)備的常見(jiàn)金屬材料與氟是相容的。
當(dāng)經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)奶幚韥?lái)用于氟的系統(tǒng),青銅、黃銅、鎳和合金的化學(xué)都形成一層化學(xué)惰性、鈍化的金屬氟
化物層,保護(hù)了基體金屬。所有氟的制造和壓縮設(shè)備、凈化和緩沖容器、閥組箱和加工設(shè)備都被帶通風(fēng)
功能的外殼所包圍或造成密封和分段環(huán)形管道。
維持最低庫(kù)存是設(shè)計(jì)和安全使用氟氣所不可或缺的,所以它在現(xiàn)場(chǎng)并按需求產(chǎn)生的-從而避免了需要壓
縮到高的壓力然后在容中運(yùn)輸它。