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      特種氣體分類及生產工序

      特種氣體的分類方式很多種,例如按照氣體本身化學成分可分為:硅系、砷系、磷系、硼系、金屬氫化物、鹵化物和金屬烴化物七類。按照在集成電路中的作用可分為摻雜氣體、外延氣體、離子注入氣體、發光二極管用氣體、刻蝕氣體、化學氣相沉積(CVD)用氣體、載運稀釋氣體七類。同時,以上分類存在交叉,例如四氯化硅(SiCl4)既屬于硅系氣體,又屬于外延氣體,同時在化學氣相沉積(CVD)中也存在應用。

      特種氣體的主要生產工序包括氣體合成、氣體純化、氣體混配、氣瓶處理、氣體充裝、氣體分析檢測。氣體合成是將原料在特定壓力、溫度、催化劑等條件下,通過化學反應得到氣體粗產品。氣體純化是通過精餾、吸附等方式將粗產品精制成更高純度的產品。


      氣體混配是將兩種或兩種以上有效組分氣體按照特定比例混合,得到多組分均勻分布的混合氣體。


      氣瓶處理是根據載氣性質及需求的不同,對氣瓶內部、內壁表面及外觀進行處理的過程,以保證氣體存儲、運輸過程中產品的穩定。氣體充裝是指通過壓力差將氣體充入氣瓶等壓力容器;氣體分析檢測即為對氣體的成分進行分析、檢測的過程。

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      在上圖所示工序中,特種氣體提純是制備工藝的核心技術壁壘。特種氣體純度的提高,能夠有效提高電子器件生產的良率和性能。


      電子特氣中水汽、氧等雜質組易使半導體表面生成氧化膜,影響電子器件的使用壽命,含有的顆粒雜質會造成半導體短路及線路損壞。


      而伴隨半導體工業的不斷發展,產品的生產精度越來越高。以集成電路制造為例,其電路線寬已經從最初的毫米級,到微米級甚至納米級,對應用于半導體生產的電子特氣純度亦提出了更高的要求。

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      電子特氣純度提升的影響因素較多,難度較大。電子特氣純度提升的影響因素較多,主要包括三個方面:


      1)氣體的分離和提純。


      電子特氣的分離和提純方法原理上可分為精餾分離、分子篩吸附分離以及膜分離三大類,在實際提純分離過程中,為了達到更好的分離效率,往往會利用多種分離方法進行組合,工藝更為復雜。


      2)氣體雜質檢測和監控。


      隨著電子特氣的純度越來越高,對分析檢測方法和儀器提出了更高的要求,檢測限從最早的ppm級已經發展到ppt級。目前國外電子氣體的分析己經經歷了離線分析、在線分析(on-line),原位分析(insitu)等幾個階段。對于高純度電子氣體的分析,國外已開發出系統完整的分析測試方法和現場分析儀器。而由于我國電子特氣行業一直重生產而輕檢測,因此分析方法和分析儀器同國外廠商相比都比較落后。


      3)氣體的運輸和儲存。


      高純電子特氣得來不易,在儲存和運輸過程中要求使用高質量的氣體包裝儲運容器、以及相應的氣體輸送管線、閥門和接口,確保避免二次污染。而我國加工工藝整體落后以及不符合國際規范,市場主要被國外公司占據。國內電子特氣純度仍有待提升。目前國外電子特氣的純度一般在6個“9”(即99.9999%),而國內多在4—5個“9”之間,少數能達到6個“9”。

      文章來源:行行查

      文章編輯:我的氣體網


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