半导体电子特气分类全解:按工艺用途梳理六大类气体
半导体制造过程中使用的特种气体(电子特气)种类繁多,通常按工艺用途分为以下几大类。厘清分类是后续选型、储存、检测与安全设计的起点。
一、掺杂气体(离子注入 / 扩散掺杂)
| 气体 | 用途 |
|---|---|
| 磷烷 PH₃ | N 型掺杂(磷化氢) |
| 砷烷 AsH₃ | N 型掺杂(砷化氢) |
| 乙硼烷 B₂H₆ | P 型掺杂 |
| 三氟化硼 BF₃ | 离子注入源 |
二、沉积气体(CVD / ALD 前驱体)
硅源:硅烷 SiH₄、二氯二氢硅(DCS)SiH₂Cl₂、四氯化硅 SiCl₄、乙硅烷 Si₂H₆
氮源 / 氧源:氨气 NH₃、笑气 N₂O(氧化硅)、氧气 O₂
金属前驱体:六氟化钨 WF₆(钨填充)、三甲基铝 TMA、三甲基镓 TMGa、二乙基锌 DEZn、三乙基镓 TEGa、四氯化钛 TiCl₄、五氟化钽、二茂锆等
其他:锗烷 GeH₄、四乙氧基硅烷 TEOS(液态,用于沉积 SiO₂)
三、刻蚀气体
含氟:CF₄、CHF₃、CH₂F₂、C₂F₆、C₃F₈、C₄F₈、C₄F₆、C₅F₈、SF₆、NF₃、ClF₃
含氯:Cl₂、BCl₃、HCl(CCl₄ 已少用)
含溴:HBr
其他:O₂ 等
四、清洗气体(腔室清洗)
NF₃(三氟化氮)为最主流方案,此外还有 F₂、ClF₃、SF₆ 等
五、载气 / 吹扫 / 大宗气体
N₂、Ar、He、H₂、O₂、CO₂,以及光刻用氖、氪、氙
这类气体虽属"大宗气",但半导体级纯度要求极高,通常需 6N~7N
六、光刻 / 激光气体
氪气 Kr、氙气 Xe、氟气 F₂(用于 ArF / KrF 准分子激光)
各类稀有气体混合物
七、其他特殊气体
XeF₂(氙刻蚀)、四氟化锗、硒化氢 H₂Se、碲化氢 H₂Te(II-VI 族材料)
HMDS(六甲基二硅氮烷,用于光刻胶粘附)
关键提示
"特气"不等于气态储运:很多特气在常温下是液态,如 TEOS、TMA、WF₆,实际以液态储存、气化后供应(VMB / VDP 汽化器)。
危险性高度集中:PH₃、AsH₃、WF₆、Cl₂ 等剧毒、易燃或强腐蚀,这正是特气站安全要求远高于普通气体站的根本原因。
纯度与杂质控制:沉积与刻蚀气体对水分、氧、金属离子、颗粒极为敏感,直接决定良率。