半导体行业常用气体介绍

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。

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。

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MOCV工艺、磷硅玻璃（PSG钝化膜制备等工艺中。

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。

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/HC1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。

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。

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

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

硅烷（SiH4） 氯硅烷（SiCl4） 二氯二氢硅（SiH2CI2） 乙硅烷（Si2H6）

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：

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

氦、氩、氢、氮 氦、氩、氢、氮 氦、氩、氢、氮 氦、氩、氢、氮

1 2 3 4

膜的种类

混合气组成 生成方法

半导体膜

绝缘膜

导体膜

硅烷（SiH4）+氢

二氯二氢硅（SiH2CI2）+氢 氯硅烷（SiCI4）+氢

硅烷（SiH4）+甲烷（CH4 硅烷（SiH4）+氧

硅烷（SiH4）+氧+磷烷（PH3 硅烷（SiH4）+氧+乙硼烷（B2H6 硅烷（SiH4）+氧化亚氮（N2O +磷烷 六氟化钨（WF6 +氢 六氯化钼（MoCI6） + 氢

CVD CVD CVD

离子注入CVD CVD CVD CVD

离子注入CVD CVD

CVD

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：

类型 组份气

稀释气

备注

硼化合物 乙硼烷（B2H6、三氯化硼（BCI3）、溴化硼（BB ⑶ 氦、氩、氢

磷化合物

磷烷（PH3、氯化磷（PCI3）、溴化磷（PBr3） 氦、氩、氢

砷化合物

砷烷（AsH3、三氯化砷（AsCI3）

氦、氩、氢

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：

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 三氟三氯乙烷（C2CI3F3） +氧、四氟化碳（CF4 +氧 四氟化碳（CF4 +氧、乙烷（C2H6 +氯 四氟化碳（CF4 +氧 四氟化碳（CF4 +氧

5、其它电子混合气：-6

材质

蚀刻气体

序号组份气 1 氯化氢（HCI ） 2 硒化氢（H2Se 3 锗烷（GeH4 4

磷烷（PH3

稀释气 组份气含量范围 氧、氮

1 —10%

氩、氦、氢、氮 5—5000X 10-6 氩、氦、氢、氮 1— 5%

氩、氦、氢、氮

5—5000X 10-6、0.5 —15%

铝

（AI ） 铬

（Cr ） 钼（M0 铂

硅（Si ）

15%

5

6 7 8 9 10 砷烷（As2H3 乙硼烷（B2H6 硅烷（SiH4） 二乙基碲（C2H5 2Te 氯（CI2） 一氧化碳（CO 氩、氦、氢、氮 氩、氦、氢、氮 氩、氦、氢、氮 氩、氦、氢、氮 氮 六氟化硫 5—5000X 10-6、0.5 5—5000X 10-6、1% 0.5 —15% 5— 150X 10-6 28% 22%

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