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特種氣體分類及生產(chǎn)工序

特種氣體的分類方式很多種,例如按照氣體本身化學(xué)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(fā)光二極管用氣體、刻蝕氣體、化學(xué)氣相沉積(CVD)用氣體、載運(yùn)稀釋氣體七類。同時(shí),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(shí)在化學(xué)氣相沉積(CVD)中也存在應(yīng)用。

特種氣體的主要生產(chǎn)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(cè)。氣體合成是將原料在特定壓力、溫度、催化劑等條件下,通過(guò)化學(xué)反應(yīng)得到氣體粗產(chǎn)品。氣體純化是通過(guò)精餾、吸附等方式將粗產(chǎn)品精制成更高純度的產(chǎn)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(jù)載氣性質(zhì)及需求的不同,對(duì)氣瓶?jī)?nèi)部、內(nèi)壁表面及外觀進(jìn)行處理的過(guò)程,以保證氣體存儲(chǔ)、運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)品的穩(wěn)定。氣體充裝是指通過(guò)壓力差將氣體充入氣瓶等壓力容器;氣體分析檢測(cè)即為對(duì)氣體的成分進(jìn)行分析、檢測(cè)的過(guò)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(shù)壁壘。特種氣體純度的提高,能夠有效提高電子器件生產(chǎn)的良率和性能。


電子特氣中水汽、氧等雜質(zhì)組易使半導(dǎo)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(zhì)會(huì)造成半導(dǎo)體短路及線路損壞


而伴隨半導(dǎo)體工業(yè)的不斷發(fā)展,產(chǎn)品的生產(chǎn)精度越來(lái)越高。以集成電路制造為例,其電路線寬已經(jīng)從最初的毫米級(jí),到微米級(jí)甚至納米級(jí),對(duì)應(yīng)用于半導(dǎo)體生產(chǎn)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(gè)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(shí)際提純分離過(guò)程中,為了達(dá)到更好的分離效率,往往會(huì)利用多種分離方法進(jìn)行組合,工藝更為復(fù)雜。


2)氣體雜質(zhì)檢測(cè)和監(jiān)控。


隨著電子特氣的純度越來(lái)越高,對(duì)分析檢測(cè)方法和儀器提出了更高的要求,檢測(cè)限從最早的ppm級(jí)已經(jīng)發(fā)展到ppt級(jí)。目前國(guó)外電子氣體的分析己經(jīng)經(jīng)歷了離線分析、在線分析(on-line),原位分析(insitu)等幾個(gè)階段。對(duì)于高純度電子氣體的分析,國(guó)外已開(kāi)發(fā)出系統(tǒng)完整的分析測(cè)試方法和現(xiàn)場(chǎng)分析儀器。而由于我國(guó)電子特氣行業(yè)一直重生產(chǎn)而輕檢測(cè),因此分析方法和分析儀器同國(guó)外廠商相比都比較落后。


3)氣體的運(yùn)輸和儲(chǔ)存。


高純電子特氣得來(lái)不易,在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中要求使用高質(zhì)量的氣體包裝儲(chǔ)運(yùn)容器、以及相應(yīng)的氣體輸送管線、閥門(mén)和接口,確保避免二次污染。而我國(guó)加工工藝整體落后以及不符合國(guó)際規(guī)范,市場(chǎng)主要被國(guó)外公司占據(jù)。國(guó)內(nèi)電子特氣純度仍有待提升。目前國(guó)外電子特氣的純度一般在6個(gè)“9”(即99.9999%),而國(guó)內(nèi)多在4—5個(gè)“9”之間,少數(shù)能達(dá)到6個(gè)“9”。

文章來(lái)源:行行查

文章編輯:我的氣體網(wǎng)


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