Ứng dụng cụ thể và phân loại khí đặc biệt điện tử trong ngành công nghiệp bán dẫn

Giới thiệu về khí điện tử

Khí đặc biệt điện tử là một nhánh quan trọng của khí đặc biệt, là nguyên liệu không thể thiếu của mạch tích hợp (IC), thiết bị hiển thị mặt phẳng (LCD, LED, OLED), pin mặt trời và các ngành sản xuất điện tử khác.

Nói chung, ngành công nghiệp sản xuất chất bán dẫn chia khí thành hai loại: khí thông thường và khí đặc biệt. Các loại khí thông thường của khí điện tử dùng để chỉ các loại khí được cung cấp tập trung và sử dụng nhiều, chẳng hạn như N2, H2, O2, Ar, He, v.v. Khí đặc biệt đề cập đến một số khí hóa học được sử dụng trong quá trình sản xuất chất bán dẫn, chẳng hạn như kéo dài, cấy ion, pha trộn, rửa và hình thành mặt nạ, nghĩa là khí điện tử trong danh mục khí, chẳng hạn như cao SiH độ tinh khiết -4, PH3, Tro3, B2H6, N2O, NH3, SF6, NF3, CF4, BCl3, BF3, HCl, Cl2, vân vân.

 

Trong quy trình sản xuất vi mạch, có gần 100 loại khí điện tử được sử dụng, và có khoảng 30 loại quy trình cốt lõi. Các khí này làm cho các tấm silicon có các đặc tính bán dẫn thông qua các quá trình khác nhau, và chúng quyết định hiệu suất, sự tích hợp và năng suất của các mạch tích hợp.

Ngay cả khi một tạp chất cụ thể vượt quá tiêu chuẩn sẽ dẫn đến những khuyết tật nghiêm trọng về chất lượng, thậm chí gây ô nhiễm toàn bộ dây chuyền sản xuất, do đó hoạt động sản xuất sẽ bị tê liệt hoàn toàn. Vì vậy, khí điện tử là nguyên liệu cơ bản quan trọng trong quá trình sản xuất điện tử, là “máu” thực sự của ngành công nghiệp điện tử.

Nguyên liệu thô của khí điện tử chủ yếu là khí tách không khí, khí nguyên liệu có độ tinh khiết thấp -, khí thải và các nguyên liệu hóa học cơ bản khác được sản xuất trong quá trình sản xuất của công nghiệp hóa dầu và hóa chất than.

Nguyên liệu chính đến từ nhiều nguồn khác nhau và thị trường cung cấp đủ, đồng thời tương đối dễ dàng kiếm được từ các nhà cung cấp nguyên liệu có liên quan. Các ngành công nghiệp hóa dầu và hóa chất cơ bản ổn định có thể cung cấp đủ nguyên liệu cho ngành công nghiệp khí đặc biệt điện tử.

Phân loại và ứng dụng khí điện tử

Có rất nhiều loại khí điện tử, được sử dụng rộng rãi trong quá trình sản xuất các sản phẩm điện tử. Hiện tại, có hơn 60 loại khí điện tử tinh khiết và hơn 80 loại khí hỗn hợp. Khí điện tử có thể được chia thành ba loại: khí tinh khiết, khí có độ tinh khiết cao - và khí vật liệu đặc biệt bán dẫn. Khí đặc biệt chủ yếu được sử dụng trong quá trình pha loãng, pha tạp và ăn mòn, khí có độ tinh khiết cao - chủ yếu được sử dụng làm khí pha loãng và khí mang.

Khí điện tử chủ yếu được sử dụng trong chất bán dẫn, màn hình máy bay, pin mặt trời và các lĩnh vực khác, và có những giới hạn nghiêm ngặt về độ tinh khiết và chủng loại. Độ tinh khiết của khí càng cao, các bước cần xử lý càng phức tạp và rất ít công ty có thể cung cấp tất cả các loại khí đặc biệt có độ tinh khiết cao -.

 

Việc sản xuất chip mạch tích hợp đòi hỏi sử dụng nhiều loại khí điện tử, bao gồm khí họ silic, khí pha tạp như PH3, khí khắc như CF4, khí lắng đọng hơi kim loại như WF6, và các khí phản ứng và khí làm sạch khác. Trong quá trình điều chế silicon cấp - điện tử, khí điện tử tham gia bao gồm SiHCl3, SiCl4, vân vân.

Trong quá trình lắng đọng hơi hóa học (CVD) trên bề mặt của tấm silicon, nó chủ yếu liên quan đến SiH4, SiCl4, WF6, WF6, v.v ... Trong quy trình wafer, một số quy trình liên quan đến việc áp dụng quy trình ăn mòn khí, còn được gọi là khắc khô. Lượng khí ăn mòn như vậy tương đối nhỏ, và trong quá trình ăn mòn, nó cần phải làm việc cùng với khí trơ liên quan để đạt được mức độ ăn mòn đồng đều.

Các loại khí điện tử chính được sử dụng trong ngành công nghiệp màn hình phẳng - bao gồm khí silicon, khí pha tạp như PH3, và các khí khắc như SF6. Trong quá trình tạo màng mỏng -, SiO2, SiNx và các màng mỏng khác được lắng đọng trên đế thủy tinh bằng cách lắng đọng hơi hóa học, và các loại khí đặc biệt được sử dụng là SiH4, PH3, NH3, NF3, v.v ... Trong quá trình ăn mòn khô, chất nền được khắc một cách chọn lọc trong môi trường khí plasma. Các loại khí như SF6, HCl, Cl2 thường được sử dụng.

Pin mặt trời có thể được chia thành pin mặt trời silicon tinh thể và pin mặt trời màng - mỏng. Trong sản xuất tế bào silicon tinh thể, POCl3 và O2 được sử dụng trong quá trình khuếch tán, SiH4 và NH3 được sử dụng trong quy trình chống lắng đọng hơi hóa học nâng cao - plasma lớp phản xạ - (PECVD) và CF4 được sử dụng trong quá trình khắc.Pin mặt trời dạng phim - mỏng sử dụng diethylzinc (DEZn) và B2H6trong quá trình lắng đọng các màng dẫn điện trong suốt và sử dụng silan trong quá trình lắng đọng silicon vô định hình / vi tinh thể.

Lĩnh vực ứng dụng khí điện tử

Công nghiệp bán dẫn - ứng dụng quan trọng nhất của khí điện tử

Khí đốt là - lượng tiêu thụ lớn thứ hai trong chế tạo tấm wafer. Do phải trải qua nhiều bước trong quá trình sản xuất nên mức tiêu thụ khí điện tử cao hơn nhiều so với các vật liệu khác, chiếm 13%. Khí (bao gồm - độ tinh khiết cao và khí hỗn hợp) là vật liệu sản xuất được sử dụng phổ biến nhất trong chế tạo tấm wafer và cũng là nguyên liệu thô cốt lõi trong các quy trình vật liệu bán dẫn, thường được sử dụng trong in thạch bản, ăn mòn, CVD / PVD và các bước khác . Đặc biệt là trong sản xuất vi mạch tích hợp, khí khối có độ tinh khiết cao - như N2, H2, O2, Ar, He, v.v., thường được sử dụng trong quá trình ủ nhiệt ở nhiệt độ - cao, khí bảo vệ, khí làm sạch và các liên kết khác. Khí đặc biệt điện tử có độ tinh khiết cao - được sử dụng nhiều hơn trong quá trình sản xuất và cũng thường được gọi là khí điện tử, chẳng hạn như cấy ion, lắng đọng hơi, rửa và một số khí hóa học được sử dụng để tạo màng che . Các khí phổ biến là SiH4, PH3, Tro3, B2H6, N2O, NH3, SF6, NF3, CF4, BCl3, BF3, HCl, Cl2, v.v ... Trong quá trình sản xuất vi mạch, có gần 100 loại khí điện tử được sử dụng, và khoảng 40-50 loại thường được sử dụng trong phần lõi.

Với sự phát triển của công nghệ vi mạch tích hợp bán dẫn, yêu cầu ngày càng cao cũng được đặt ra về độ tinh khiết và chất lượng của khí điện tử. Mọi thứ tự cải thiện về độ tinh khiết của khí điện tử sẽ có tác động rất lớn đến ngành công nghiệp vi mạch tích hợp.