会员注册 | 二级域名申请 | 我能做什么? | 网站说明书 | 协议书下载 | 广告预定 | 企业邮局 | 标准库 | 关于我们
免费法律咨询
首页 企业目录 产品目录 求购信息 二手设备 备品备件 行业资讯 行业论文 行业标准 技术专利 企业管理 行业书库 人才招聘 专家介绍 技术交流 友情链接 我的交易区
技术交流首页 | 登录 | 用户注册 | 今日新帖 | 搜索 | 我的收藏夹 | 插件: 万年历 | 杭州公交线路查询
您当前的位置: 中国气体分离设备商务网 → 技术交流 --> 电子级气体技术及产品 --> 帖子:“电子气体的现状与发展”
收藏此帖
帖子主题:电子气体的现状与发展
楼主:游客7695 [2010/11/15 11:39:56]
 一、前言
 在微电子、光电子器件生产过程中,从芯片的生长到最后器件的封装,几乎每一步、每一个环节都离不开电子气体,因此,电子气体被称为半导体材料的“粮食”和“源”。半导体器件性能的好坏,在很大程度上取决于所用电子气体的质量,电子气体纯度每提高一个数量级,都会极大推动半导体器件质的飞跃,正因如此,发达国家都在积极发展具有自主知识产权的电子化学气体,并且取得了明显的效果,由于电子气体质量决定着IC技术的发展,而半导体器件又广泛地应用于民用和军工领域,且发展势头强劲,它影响到国民经济和国防的许多方面,因此,有关电子气体的生产、净化、包装、分析等技术多在国际属于高度保密。同光电子、微电子工业一样,我国电子气体的研究与生产起步较晚,资金投入量也显得相对不足。改革开放以来,中国政府已将IC产业列为未来国家发展重要的支柱产业,因此,电子工业、光电子产业、光纤制造业发展速猛。为满足家用电子、汽车电子巨大的市场需求,中国在原电子部的几条IC生产线的基础上,又相继开发和引进几十条相对比较先进的IC生产线,近年来又有大批民有资金相继进入IC业,这极大推动中国超大规模集成电路(ULSI)制造技术的不断进步,随着IC产业国际化竞争日益加剧,中国完全依赖进口电子气体生产IC,正面临着严峻的市场考验,此外,电子气体多为易燃、易爆、剧毒,在国际上属于控制范畴,进口相对麻烦,运输周期较长,这严重制约国内光电子、微电子的健康稳定发展,因此,中国的IC制造商一直渴望国内开展电子气体的研究与生产,以解决IC生产的“源”的问题,从根本上解除以IC制造业的后顾之忧,打通兆位级集成电路和ULSI级集成电路发展的“瓶颈”问题。光电子、微电子制造过程包括外延、成膜、掺杂、蚀刻、清洗、封装等诸多工序,需要的高纯电子化学气体及电子混合气高达30多种以上,那么,我国电子气体水平同国外同行先进水平相比,在技术方面相差到底多大,发展走向如何?下面仅就IC制造过程中的几种最有代表的电子气体,在技术路线上分别进行介绍,以飨广大读者。

 二、各种电子气国内外技术路线比较
 1、硅烷(Silane) SiH4气体是电子气体中最重要的品种,它是于半导体多晶硅、外延膜生成、硅器件纯化膜和聚硅膜的原料气,有资料介绍SiH4用量大约以50%的比例增长,其中用于硅器件约占58%,用于感光磁鼓30%,其余30%左右用于非晶形太阳电池。
 国外SiH4制造工艺大体可分为:
 (1)硅化镁法(小松法) 加液NH3 Mg2Si+4NH4Cl SiH4+2MgCl2·4NH3 该法1935年公布时,是用NH4Br,但工业化阶段采用了价格低廉又极易获得的NH4Cl代替NH4Br。经试验发现两者收率几乎没有差别,含砷烷都较低,平均产率约为80%。所用的原料Mg2Si是在H2的环境中将硅粉和活性镁粉加热到500~600℃制取的,由于反应中所用的液NH3对各种金属离子有络合作用,因此,生成的SiH4所含金属相对较少,粗制SiH4采用精馏或吸附、络合、吸收等净化工艺,制造高纯SiH4。这种方法是对约翰逊工艺的改进,是世界上最早实现工业化的工艺,该工艺经逐渐完善,在SiH4生产史上持续了近四分之一世纪,至今仍有一些SiH4制造商采用此工艺。
 (2)氢化铝锂法 加醚 SiCl4+LiAlH4 SiH4+LiCl+AlCl3 △ 1965年RunYan报道了一种SiH4合成新方法,它是采用强还原剂LiAlH4在二甲醚四氢呋喃的溶剂中,通过还原反应发生SiH4气体,该法反应所用的LiAlH4、SiCl4容易从市场获得,但SiCl4、LiAlH4化学活性较强,反应剧烈,需谨慎处理,因此,不宜大规模生产,但小规模合成非常方便实用。
 (3)UCC工艺(非均化法) SiCl4+H2+Si SiHCl3 Cat SiHCl3 SiH2Cl2+ SiCl4 Cat SiH2Cl2 SiH4 + SiHCl3 该工艺是目前国际十分通用的工业化生产工艺,其生产SiH4的产量为上千吨,是一种可以生产几种硅源气体(SiH4、SiH2Cl2、SiHCl3)的理想方法,该方法首先合成SiHCl3,SiHCl3进行歧化反应(催化剂为大孔离子树脂)后生成十分有用SiH2Cl2,SiH2Cl2再进行歧化转化为SiH4,反应的每一步都经过精馏处理,因此,生产的SiH4、SiH2Cl2、SiHCl3纯度都较高,由于上述三种Si 源都可广泛应用于光电子、微电子、光纤制造领域,因此,生产过程调节十分方便,由于可连续化生产,且根据各种硅产品的用量调节生产过程,因此SiH4制造成本较低,又由于SiHCl3——SiH2Cl2——SiH4生产链条每一步都包括合成、净化、原料、产品的工艺,因此产品较纯,如今,该方法已大规模的SiH4生产中得到广泛使用。
 目前国际上SiH4主要制造商为:日本小松电子金属公司、三井东亚化学公司、本荘化学公司、帝国氧气公司、美国普莱克斯(原UCC)、APCI公司、曼特森公司、液体碳素公司、Solkatronic化学品公司(已被AP收并)。
 表1 美国AP公司的Solkatronic公司SiH4规格
 SiH4 外延级5N 半导体级4N 电阻率CO2CO氯硅烷N2O2+ArTHC(以CH4)H2O 2500ohm-cm<1×10-6<100×10-9<1×10-6<4×10-6<2×10-6<2×10-6<2×10-6 500ohm-cm<10×10-6<2×10-6<50×10-6<25×10-6<5×10-6<3×10-6<3×10-6 保值期:2年 PEL/TLV 5×10-6
 中国SiH4制造始于70年代,为满足超纯硅生产的需要,国内许多SiHCl3生产厂家,在从事SiHCl3、SiCl4生产同时也开展了SiH4合成、净化系列研究,在SiH4合成方面作了大量卓有成效的工作,建起数家SiH4生产厂,它们的生产、净化工艺几乎会都采用日本小松电子法,即硅化镁法,由于受当时的条件所限,大多数SiH4生产厂家尽管对SiH4的合成作了大量先期工作,但最终停业生产,目前,国内只有南京华厦特气公司、浙江大学还在进行SiH4的生产,受国际SiH4价格的冲击,再加生产规模较小,产品纯度不高或各批量产品纯度不稳定,因此,基本上不进行高纯度SiH4的生产,只是生产纯度相对较低,价格又比较便宜的工业级SiH4,主要用于浮化玻璃的硅化膜生产工艺,由于中国浮化玻璃对粗品SiH4需求量较大,因此,工业级SiH4目前经济效益不错。

 2、NH3(Ammonia)
 超纯氨是微电子氮化硅掩蔽膜的主要原材料,其反应为: 750—850℃ SiH4+NH3 Si3N4+H2 N2 850—900℃ SiCl4+NH3 Si3N4+HCl N2 虽然NH3在半导体制造用量不大,但在光电子领域、超纯氨是十分重要的原材料,NH3的质量好坏直接决定发光二极管(LED)的亮度,它的价格高低左右着LED的经济性。发光二极管LED是继爱迪生发明电灯后,人类又一次照明工业的革命,发达国家(包括我国台湾省在内)为在此领域获得更大的主动权,纷纷成立国家照明工作委员会,LED现已产业化生产,台湾生产的LED已大量进入我国市场,为打破专利垄断,中国成立了照明工作领导办公室,中国将在2006年全面推广半导体照明,届时对NH3的需求将猛增。LED是利用超纯氨同三甲基镓(被称为MO源)反应,生成GaN半导体的,其反应为 650℃ Ga(CH3)3+NH3 GaN+CH4 N2 发达国家光电子发展速猛,处于成熟期,因此,极大推动气体公司对氨提高纯度的研究,AP公司的Solkatronic chemicals 推出的NH3纯度达到6.4N,被称为“Blue Ammonia”。它是采用工业氨经吸附——精馏——深度化学净化等联合工艺,对氨进行净化。亚洲的日本昭合电工株式会社,有电子级氨对外出售,目前,我国许多LED生产用户所用的进口氨,基本上是普莱克斯、APCI和日本昭合电工。我国对氨净化、分析等的研究起步于80年代,当时为满足我国微电子工业的需要,光明化工研究设计院、北京氧气厂先后开展了电子级高纯氨的研究与生产,生产的产品满足了当时我国电子工业对氨的急需,进入2000年光明院又承担了国家十五“863”“超纯氨的研究与产业化生产”课题,在国家资金的资助下,经过系列的研究,克服了氨净化过程中的“马蹄型”效益,在原有的基础上,对氨净化技术,大规模生产技术,产品包装技术等诸多方面有突破性进展,现有100kg超纯氨包装容器20多支,往返生产与用户之间,整个生产线实现了自动化,产量达到500t/a,生产的产品三年来一直应用于LED生产线,是目前国内唯一真正用于LED大规模实用化生产流水线的氨生产厂,预计在今年年底,随着用户对MOCVD设备的再次扩大,国产氨用量将大规模攀升。

 3、磷烷(Phosphine)
 磷烷在半导体制备工艺中被用来作为气相沉积、外延、扩散和离子注入等工序中不可缺少的气体,化合物半导体GaP、InP的制备生长,也需磷烷作“源”料。用磷烷生长的磷硅玻璃纯化膜,对硅片中杂质有吸着特性而起终端保护作用,是多晶硅、太阳能电池、砷化镓二极管重要的N型掺杂源。目前国外PH3的合成有下列几种方法:(1)P4+KOH PH3+KH2PO2 (2)Ca3P2(AIP)+H2O PH3+Ca(OH)2 (Al(OH)3) (3) △ H3PO3 PH3+H3PO4 G=+0.9Kcal/mel 副反应H3PO2 H2+H3PO3 在电子气体中PH3的重要性仅次于SiH4,PH3的毒性、危险性非常大,因此,PH3在国际上销售价格较高,国际上几大气体公司都有超纯PH3销售,其工艺多为单质红磷同KOH在40~85℃下反应合成PH3、生成的PH3经过粗分离除去其中的酸、水、二氧化碳、双磷(P2H4),然后再进行深度吸附净化,低温精馏等联合工艺生产5~6.0高纯PH3,其产品根据用途分为外延级(6N)、MOCVD级(5~8N)、电子级(5N),其中的20多种金属离子含量达到“10-9”水平。我国PH3研究起步于“六五”期间,光明院受原化工部资金的支持,开展PH3的合成、净化、分析等系列研究,“七五”期间我国的南京特气公司(现改为华厦气体公司),也开展此方面的工作,目前国内PH3生产厂家不多,生产的PH3数量也很小,大部分用户都采用进口的PH3用来进行5%的N2——PH3配制,只有少数部分采用国产PH3进行混配。PH3生产采用亚磷酸(H3PO3)在260~280℃发生歧化反应,通过H3PO3分子间进行脱水生成的PH3,经水分离、吸附干燥、低温冷却除P2H4、冷冻抽空除O2+N2+H2等工艺, PH3纯度4.5~5.0N,产品的纯度根据用户的不同需求而调整。

 4、乙硼烷(Diborane)
 乙硼烷是气态
第11楼:游客3068 [2008/3/8 20:06:13]
很可惜啊,我们国家领导在50年前就高瞻远瞩看出电子气体的重要性,每年花了那么大的精力和费用来研发电子气体产品,但却收效甚微,我们现在的科研机构很腐败啊,
第12楼:游客7387 [2008/12/6 10:30:34]
请问光明院现在的5.5N纯度氨的水平能满足LED工艺吗?吹牛?给哪家LED用?LED用7N纯度。
第13楼:ywjie [2010/1/24 15:50:39]
乙硼烷的市场用量逐年增加现在国内只有两家公司能生产,国外的产品到不了国内市场
第14楼:游客0503 [2010/11/15 11:39:55]
我们就是进口韩国超纯氨气(99.99999%)的,有需要的话可以联系我啊(青岛袁先生13506488755)

[当前:2|分页数:2]记录数:14

972


普通帖 多彩帖
标题:

回复内容

快捷键:Ctrl+Enter(提交回复)


Copyright©2001版权所有_杭州汉皇网络科技有限公司 联系我们:webmaster@cngspw.com  浙ICP备10209442号 ICP经营许可证 浙B2-20100450
服务热线:0571-85065806  传真:0571-85065896 地址:杭州下城区高新技术产业基地电子商务园区费家塘路588号4号楼402-403室
主办单位:杭州汉皇网络科技有限公司  本网站法律顾问:汪卓君律师(浙江杭天信律师事务所)
cngspw.com(hangzhou_china),Ltd;Allrights Reserved 版权声明  

execute:140.625