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半导体工业中的超高纯特种气体

半导体工业中的超高纯特种气体

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  • 发布时间:2022-12-08 15:19
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超净高纯特种气体为主要用于制备半导体器件、化合物半导体、激光器、光导纤维、太阳能电池等的高纯度气体,一般纯度在99.999%(5N)以上。其中55%的市场份额是背景气体(如氧、氮、氩、氢、CO2等);其他45%为特种气体。
    超净高纯特种气体包括纯气以及二元、多元混合气。纯气己发展至100余种:混合气己有17类、330多个品种,大约1000多种规格。超净高纯特种气体配套性很强,根据不同用途分别有电子级、载气级、发光二极管级、光导纤维级、VLSI级(超大规模集成电路级)等。最近为适应兆位集成电路的生产,又推出ULSI(特大规模集成电路)级或Megabit(兆位)级气体。
    根据化学结构,有四大类特殊的超清洁高纯度气体:
烷烃:硅烷取代的四乙氧基硅烷、四甲基环四硅氧烷和二乙基硅烷(SiH4);砷取代叔丁基砷和三乙基砷;磷酸叔丁酯;硼烷;德语;甲烷硒化氢等
氯化物:三氯氢硅、二氯硅烷、氯化氢、氯、三氯化硼、POCl3等。
氟化物:三氟化氮、三氟化硼、四氟化碳、六氟化硫、六氟化钨、三氟甲烷、四氟甲烷、六氟乙烷、八氟丙烷、六氟乙烯等。
其他:一氧化二氮、硫化氢、溴化氢、溴化硼、丙烯等。
在集成电路产业链中,超清洁、高纯度的特殊气体被用于硅片的沉积、蚀刻、光刻、掺杂、退火或空腔清洁。根据其在集成电路中的作用可分为七类:掺杂气体、外延气体、离子注入气体、LED气体、蚀刻气体、化学气相沉积气体和载气稀释气体。同时,一些气体有许多应用,如硅烷,它可以用作外延气体,以及化学气相沉积。
在中国,化工部光明化工研究院、化工部利明化工研究院、北京市特种气体研究院已开始研发超清洁高纯特种气体。20世纪80年代,国外大型天然气公司开始在中国配电局建设专用天然气厂或分总厂,推动了我国超清洁高纯专用天然气工业的发展。
目前,我国有50多家生产超清洁高纯特种气体的企业。产品有高纯硅烷(SiH4)、磷化氢(Ph3)、锗烷(GeH4)、甲烷、氨、一氧化二氮、氯化氢、氯、二氯硅烷、三氯氢硅、三氯化硼、丙烯、三氟甲烷、乙烷、四氟甲烷、八氟丙烷、六氟化硫、六氟化钨等。
但国内企业生产的高纯度砷、叔丁基砷、三乙基砷、叔丁基磷、溴化氢、二乙基硅烷、六氟乙烯等产品纯度不高,很少能生产出6N以上的产品。在包装、运输、分析和测试方面也存在问题。
中国是全球电子产品制造中心,这与制造这些产品所需的高端芯片几乎完全依赖进口这一事实不相称。为此,中央和地方政府制定了许多有利的政策和财政支持,试图扭转这种局面。2017年,全球罕见的“半导体热”在全国范围内得到发展。通过半导体国产化的努力,我们也取得了阶段性的进展和成果,推动了我国特种气体工业的快速发展,特别是高纯气体和半导体制造中使用的电子混合物。

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