半導體氣體處理(半導體氣體處理設備)
一、半導體氣體是什么?
答:半導體氣體是指半導體工業用的氣體統稱電子氣體。
按其門類可分為純氣,高純氣和半導體特殊材料氣體三大類。特殊材料氣體主要用于外延,摻雜和蝕刻工藝;高純氣體主要用作稀釋氣和運載氣。
1.常用半導體氣體的分類
a.腐蝕性/毒性:HCl 、BF3、 WF6、HBr、SiH2Cl2、NH3、 PH3、Cl2、 BCl3等。b.可燃性:H2、CH4、SiH4、PH3、AsH3、SiH2Cl2、B2H6、CH2F2、CH3F、CO等。c.助燃性:O2、Cl2、N2O、NF3等。4.惰性:N2、CF4、C2F6、C4F8、SF6、CO2、Ne、Kr、He等。
2.半導體常見氣體的用途
a.硅烷(SiH4):有毒。硅烷在半導體工業中主要用于制作高純多晶硅、通過氣相淀積制作二氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、多晶硅隔離層、多晶硅歐姆接觸層和異質或同質硅外延生長原料、以及離子注入源和激光介質等,還可用于制作太陽能電池、光導纖維和光電傳感器等。
b.鍺烷(GeH4):劇毒。金屬鍺是一種良好的半導體材料,鍺烷在電子工業中。主要用于化學氣相淀積,形成各種不同的硅鍺合金用于電子元器件的制造。
c.磷烷(PH3):劇毒。主要用于硅烷外延的摻雜劑,磷擴散的雜質源。同時也用于多晶硅化學氣相淀積、外延GaP材料、離子注入工藝、化合物半導體的MOCVD工藝、磷硅玻璃(PSG) 鈍化膜制備等工藝中。
d.砷烷(AsH3):劇毒。主要用于外延和離子注入工藝中的n型摻雜劑。
e.氫化銻(SbH3):劇毒。用作制造n型硅半導體時的氣相摻雜劑。
f.乙硼烷(B2H6):窒息臭味的劇毒氣體。硼烷是氣態雜質源、離子注入和硼摻雜氧化擴散的摻雜劑,它也曾作為高能燃料用于火箭和導彈的燃料。
g.三氟化硼(BF3):有毒,極強刺激性。主要用作P型摻雜劑、離子注入源和等離子刻蝕氣體。
h.三氟化氮(NF3):毒性較強。主要用于化學氣相淀積(CVD) 裝置的清洗。三氟化氮可以單獨或與其它氣體組合,用作等離子體工藝的蝕刻氣體,例如, NF3、NF3/Ar、NF3/He用于硅化合物MoSi2的蝕刻; NF3/CC14、 NF3/HC1既用于MoSi2的蝕刻,也用于NbSi2的蝕刻。
3.半導體工業常用的混合氣體
a.外延(生長)混合氣:在半導體工業中,在仔細選擇的襯底上選用化學氣相淀積的方法,生長一層或多層材料所用的氣體叫作外延氣體。常用的硅外延氣體有二氯二氫硅、四氯化硅和硅烷等。主要用于外延硅淀積、氧化硅膜淀積、氮化硅膜淀積,太陽能電池和其它光感受器的非晶硅膜淀積等。外延是一種單晶材料淀積并生長在襯底表面上的過程。
b.化學氣相淀積(CVD)用混合氣:CVD是利用揮發性化合物,通過氣相化學反應淀積某種單質和化合物的一種方法,即應用氣相化學反應的一種成膜方法。依據成膜種類,使用的化學氣相淀積(CVD)氣體也不同。
c.摻雜混合氣:在半導體器件和集成電路制造中,將某些雜質摻入半導體材料內,使材料具有所需要的導電類型和一定的電阻率,以制造電阻、PN結、埋層等。摻雜工藝所用的氣體稱為摻雜氣體。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。通常將摻雜源與運載氣體(如氬氣和氮氣)在源柜中混合,混合后氣流連續注入擴散爐內并環繞晶片四周,在晶片表面沉積上摻雜劑,進而與硅反應生成摻雜金屬而徙動進入硅。
d.蝕刻混合氣:蝕刻就是將基片上無光刻膠掩蔽的加工表面(如金屬膜、氧化硅膜等)蝕刻掉,而使有光刻膠掩蔽的區域保存下來,以便在基片表面上獲得所需要的成像圖形。蝕刻方法有濕法化學蝕刻和干法化學蝕刻。干法化學蝕刻所用氣體稱為蝕刻氣體。蝕刻氣體通常多為氟化物氣體(鹵化物類),例如四氟化碳、三氟化氮、三氟甲烷、六氟乙烷、全氟丙烷等。
4.半導體氣體管道控制系統
半導體氣體很多是對人體有害。特別是其中有些氣體如SiH4的自燃性,只要一泄漏就會與空氣中的氧氣起劇烈反應,開始燃燒;還有AsH3的劇毒性,任何些微的泄漏都可能造成人員生命的危害,也就是因為這些顯而易見的危險,所以對于系統設計安全性的要求就特別高。
a.大規模供氣系統
大規模供氣系統主要針對大規模量產的8-12英寸(1英寸=25.4毫米) 超大規模集成電路廠,100MW以上的太陽能電池生產線,發光二極管的磊晶工序線、5代以上液晶顯示器工廠、光纖、硅材料外延生產線等行業。它們的投資規模巨大,采用最先進的工藝制程設備,用氣需求量大,對穩定和不間斷供應、純度控制和安全生產提出最嚴格的要求。
b.常規供氣系統
常規供氣系統主要應用于4-6英寸 大規模集成電路廠,50MW以下的太陽能電池生產線,發光二極管的芯片工序線以及其它用氣量中等規模的電子行業。它們的投資規模中等,生產線可能是二手設備,對氣體純度控制的要求不苛刻,系統配備在滿足安全的前提下盡量簡單,節省投資。
c.簡單供氣系統
簡單供氣系統主要針對4英寸及以下半導體芯片廠、半導體材料的科研機構等。它們的制程簡單,通常不需要連續性供氣,對氣體供應系統的投資預算低,生產和管理人員欠缺安全意識。
5.半導體氣體傳感器
半導體氣體傳感器是利用半導體氣敏元件作為敏感元件的氣體傳感器,是最常見的氣體傳感器,廣泛應用于家庭和工廠的可燃氣體泄露檢測裝置,適用于甲烷、液化氣、氫氣等的檢測。在一定的溫度條件下,被測氣體到達半導體敏感材料表面時將與其表面吸附的氧發生化學反應,并導致半導體敏感材料電阻發生變化,其電阻變化率與被測氣體濃度呈指數關系,通過測量電阻的變化即可測得氣體濃度。單支半導體氣體傳感器通過選擇性催化、物理或化學分離等方式在已知環境中可以實現對氣體的有限識別。大規模半導體氣體傳感器陣列可以實現對未知環境中氣體種類的精確識別。
6.半導體工業中特種氣體的應用
特種氣體是光電子、微電子等領域,特別是超大規模集成電路、液晶顯示器件、非晶硅薄膜太陽能電池、半導體發光器件和半導體材料制造過程不可缺少的基硅性支撐源材料。它的純度和潔凈度直接影響到光電子、微電子元器件的質量、集成度、特定技術指標和成品率,并從根本上制約著電路和器件的精確性和準確性。
二、半導體用得最多的氣體?
.(SiH4):有毒。在半導體工業中主要用于制作高純多晶硅、通過氣相淀積制作二氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、多晶硅隔離層、多晶硅歐姆接觸層和異質或同質硅外延生長原料、以及離子注入源和激光介質等,還可用于制作太陽能電池、光導纖維和光電傳感器等。
(GeH4):劇毒。金屬鍺是一種良好的半導體材料,在電子工業中。主要用于化學氣相淀積,形成各種不同的硅鍺合金用于電子元器件的制造。
磷烷(PH3):劇毒。主要用于外延的摻雜劑,磷擴散的雜質源。同時也用于多晶學氣相淀積、外延GaP材料、離子注入工藝、化合物半導體的MOCVD工藝、磷硅玻璃(PSG) 鈍化膜制備等工藝中。
砷烷(AsH3):劇毒。主要用于外延和離子注入工藝中的n型摻雜劑。
銻烷(SbH3):劇毒。用作制造n型硅半導體時的氣相摻雜劑。
硼烷(B2H6):窒息臭味的劇毒氣體。是氣態雜質源、離子注入和硼摻雜氧化擴散的摻雜劑,它也曾作為高能燃料用于火箭和的燃料。
g.(BF3):有毒,極強刺激性。主要用作P型摻雜劑、離子注入源和等離子刻蝕氣體。
h.(NF3):毒性較強。主要用于化學氣相淀積(CVD) 裝置的清洗。可以單獨或與其它氣體組合,用作等離子體工藝的蝕刻氣體,例如, NF3、NF3/Ar、NF3/He用于合物MoSi2的蝕刻; NF3/CC14、 NF3/HC1既用于MoSi2的蝕刻,也用于NbSi2的蝕刻。
三、半導體材料中最貴的氣體?
氖氣最貴,有價無市。囯內氖價每立方米從600漲到2000元,氪1萬調到3萬元,氙12萬升到32萬元。2015年烏克蘭危機時氖從750元/立方漲到2.5萬元,成為當年最火爆氣體。
近期烏克蘭兩家電子氣工廠因戰爭停運,供應不足,氣價暴漲;烏供應世界消費70%的氖、40%氪、30%氙氣,占有美國市場90%的氖,兩廠氖產量為世界的50%。電子氣是俄鋼鐵業的副產品,烏是提純環節,用在芯片曝光、蝕刻工藝,從生產到最后器件封裝每一步都離不開,決定著產品性能好壞,被稱為半導體業的“糧食”。
去年世界工業氣銷售9400億元,增長7%;如今日、英都無氖可賣,美國芯片巨頭美光在尋找新供應商,有價無市;電子氣提煉技術難,制程復雜,半導體級純度需>99.99%,這種水平世界上僅有幾家公司,烏克蘭占多數,所以企業競爭要有核心技術才行。
四、丁烷氣體處理方法?
看要干什么用了,儲存用壓力容器,0.1-0.6MPA壓力下儲存,可以用于灌裝液化氣罐或一次性打火機。
如果是化工副產物,雜質多又沒有合適的處理手段,為了安全起見必須用火炬燒掉,這玩意是易燃易爆化學品,必須妥善處理,因為比空氣重,一旦泄露會在地面或低洼地形成爆炸性混合氣體,有點火星就爆了,防靜電措施要到位。
一般儲存丁烷的裝置都是甲級防火、區二級防爆單位,必須謹慎。
五、半導體為什么使用惰性氣體?
因為半導體器件有很多種類,其中大部分容易氧化,所以在惰性氣體環境下封裝才能防止損害品質,延長產品壽命;
稀有氣體是指元素周期表上所有0族元素對應的氣體單質,也稱為惰性氣體。在常溫常壓下,它們都是無色無味的單原子氣體,很難進行化學反應。稀有氣體共有7種,它們是氦氣(He)、氖氣(Ne)、氬氣(Ar)、氪氣(Kr)、氙氣(Xe)、氡氣(Rn,放射性)、(氣奧)(Og,放射性,人造元素)
六、化學有害氣體處理方法?
可燃性氣體(氫氣、天然氣、沼氣、煤氣):實驗過程中應該一直開啟排風扇,必要時要開門窗通風,但由于達到一定程度混合氣體遇到火花會發生爆炸,所以發生泄露后不能開關電器開關、不能打開排風扇或吸油煙機、避免穿化纖的衣服、動作要輕 有毒氣體(氯氣、二氧化氮、硫化氫、一氧化碳等):人員迅速撤離,由實驗員老師根據情況打開門窗或排風扇通風 通常學生實驗過程中使用的藥品的濃度和用量是有一定限制的,一般產生有害物質的量不會很多,遇到問題不要慌張,及時撤離,少量吸入一點有害物質不會對身體什么損傷,有不舒服的及時就醫。
七、thc氣體可以怎么處理?
1、干法脫硫廢氣處理方法 干法脫硫廢氣處理方法是利用的硫化氫的還原性和可燃性然后固體氧化劑或吸附劑來進行脫硫或者直接燃燒,干法脫硫也可被稱為干式氧化廢氣處理法。 2.氧化鐵廢氣處理法 氧化鐵廢氣處理法采用的脫硫劑是氫氧化鐵并添加了部分的石灰石、木屑和水等同時氧化鐵法的形式分為分箱式和塔式兩種。 3、氧化鋅廢氣處理 氧化鋅廢氣處理法采用氧化鋅作為脫硫劑,但是該方法只適合處理硫化氫濃度較低氣體,且不能恢復氧化鋅脫硫劑的脫硫性能。
八、高爐氣體如何處理?
直接放散于大氣中肯定不行,污染太嚴重。
常規的處理有:1、高爐荒煤氣經除塵后變成凈煤氣,除塵灰可以回收按比例配在燒結中,燒結再加入高爐循環使用;
2、凈煤氣可以燒熱風爐,使高爐風溫提高;
3、多余凈煤氣還回收發電;
4、煤氣管道中壓力還可以通過TRT透平發電;
九、含塵氣體處理標準?
除塵器的選擇應根據下列因素并通過技術經濟比較確定:
1 含塵氣體的化學成分、腐蝕性、爆炸性、溫度、濕度、露點、氣體量和含塵濃度;
2 粉塵的化學成分、密度、粒徑分布、腐蝕性、親水性、磨琢度、比電阻、粘結性、纖維性和可燃性、爆炸性等;
3 凈化后氣體或粉塵的容許排放濃度;
4 除塵器的壓力損失和除塵效率;
5 粉塵的回收價值及回收利用形式;
6 除塵器的設備費、運行費、使用壽命、場地布置及外部水、電源條件等;
7 維護管理的繁簡程度。
7.2.2 粉塵凈化宜選用干式除塵方式。不適合選用干式除塵或選用濕式除塵較合理的場合,可選用濕式除塵方式。
7.2.3 含塵粒徑在0.1μm以上、溫度在250℃以下,且含塵濃度低于50g/m3的廢氣的凈化宜選用袋式除塵器。選用袋式除塵器時,其性能參數應符合下列規定:
1 袋式除塵器的除塵效率應滿足污染物達標排放或除塵工藝對除塵器的技術要求。除塵器的總效率宜根據實際處理的粉塵的粒徑分布及質量分布、除塵器分級效率經計算確定。
2 袋式除塵器的運行阻力宜為1200Pa~2000Pa。
3 袋式除塵器過濾風速應根據氣體和粉塵的類型、清灰方式、濾料性能等因素確定。采用脈沖噴吹清灰方式時,過濾風速不宜大于1.2m/min;采用其他清灰方式時,過濾風速不宜大于0.60m/min。
4 袋式除塵器的漏風率應小于4%,且應滿足除塵工藝的要求。
7.2.4 袋式除塵器清灰方式應根據工程條件確定,宜采用脈沖噴吹、反吹風清灰方式,也可采用機械振打、復合清灰方式,并應符合下列規定:
1 潮濕多雨地區不宜直接采用大氣作為反吹風氣源;
2 混入空氣易引起除塵器內燃燒或爆炸時,不應采用空氣作為清灰用氣體;
3 分室數量大于或等于4的反吹類袋式除塵器宜采用離線清灰方式。
7.2.5 袋式除塵器的濾料應能適應被處理氣體,其耐溫性能、抗水解性能、抗氧化性能及耐腐蝕性能應滿足使用要求。技術經濟條件合理時應選用經過表面覆膜處理的濾料。
7.2.6 旋風除塵器可作為預除塵器使用。旋風除塵器計算參數應符合表7.2.6的規定。
7.2.7 濕式除塵器除塵效率應滿足污染物達標排放或除塵工藝對除塵器的技術要求。濕式除塵器計算參數應符合表7.2.7的規定。
7.2.7 濕式除塵器除塵效率應滿足污染物達標排放或除塵工藝對除塵器的技術要求。濕式除塵器計算參數應符合表7.2.7的規定。
7.2.8 采用靜電除塵器時,粉塵比電阻值應為1×104Ω·cm~4×1012Ω·cm。
7.2.9 凈化有爆炸危險物質的除塵器應符合本規范第6.9.9條~第6.9.14條的要求。
7.2.10 有結露或凍結可能時,除塵器應采取保溫、伴熱、室內布置等措施。
十、對高爐氣體的處理?
直接放散于大氣中肯定不行,污染太嚴重。常規的處理有:
1、高爐荒煤氣經除塵后變成凈煤氣,除塵灰可以回收按比例配在燒結中,燒結再加入高爐循環使用;
2、凈煤氣可以燒熱風爐,使高爐風溫提高;
3、多余凈煤氣還回收發電;
4、煤氣管道中壓力還可以通過TRT透平發電;
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