半导体气体处理(半导体气体处理设备)

一、半导体气体是什么？

答：半导体气体是指半导体工业用的气体统称电子气体。

按其门类可分为纯气，高纯气和半导体特殊材料气体三大类。特殊材料气体主要用于外延，掺杂和蚀刻工艺;高纯气体主要用作稀释气和运载气。

1.常用半导体气体的分类

a.腐蚀性/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.半导体常见气体的用途

a.硅烷(SiH4):有毒。硅烷在半导体工业中主要用于制作高纯多晶硅、通过气相淀积制作二氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、多晶硅隔离层、多晶硅欧姆接触层和异质或同质硅外延生长原料、以及离子注入源和激光介质等，还可用于制作太阳能电池、光导纤维和光电传感器等。

b.锗烷(GeH4):剧毒。金属锗是一种良好的半导体材料，锗烷在电子工业中。主要用于化学气相淀积，形成各种不同的硅锗合金用于电子元器件的制造。

c.磷烷(PH3):剧毒。主要用于硅烷外延的掺杂剂，磷扩散的杂质源。同时也用于多晶硅化学气相淀积、外延GaP材料、离子注入工艺、化合物半导体的MOCVD工艺、磷硅玻璃(PSG) 钝化膜制备等工艺中。

d.砷烷(AsH3):剧毒。主要用于外延和离子注入工艺中的n型掺杂剂。

e.氢化锑(SbH3):剧毒。用作制造n型硅半导体时的气相掺杂剂。

f.乙硼烷(B2H6):窒息臭味的剧毒气体。硼烷是气态杂质源、离子注入和硼掺杂氧化扩散的掺杂剂，它也曾作为高能燃料用于火箭和导弹的燃料。

g.三氟化硼(BF3):有毒，极强刺激性。主要用作P型掺杂剂、离子注入源和等离子刻蚀气体。

h.三氟化氮(NF3):毒性较强。主要用于化学气相淀积(CVD) 装置的清洗。三氟化氮可以单独或与其它气体组合,用作等离子体工艺的蚀刻气体,例如, NF3、NF3/Ar、NF3/He用于硅化合物MoSi2的蚀刻; NF3/CC14、 NF3/HC1既用于MoSi2的蚀刻，也用于NbSi2的蚀刻。

3.半导体工业常用的混合气体

a.外延(生长)混合气：在半导体工业中，在仔细选择的衬底上选用化学气相淀积的方法，生长一层或多层材料所用的气体叫作外延气体。常用的硅外延气体有二氯二氢硅、四氯化硅和硅烷等。主要用于外延硅淀积、氧化硅膜淀积、氮化硅膜淀积，太阳能电池和其它光感受器的非晶硅膜淀积等。外延是一种单晶材料淀积并生长在衬底表面上的过程。

b.化学气相淀积(CVD)用混合气：CVD是利用挥发性化合物，通过气相化学反应淀积某种单质和化合物的一种方法，即应用气相化学反应的一种成膜方法。依据成膜种类，使用的化学气相淀积(CVD)气体也不同。

c.掺杂混合气：在半导体器件和集成电路制造中，将某些杂质掺入半导体材料内，使材料具有所需要的导电类型和一定的电阻率，以制造电阻、PN结、埋层等。掺杂工艺所用的气体称为掺杂气体。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。通常将掺杂源与运载气体(如氩气和氮气)在源柜中混合，混合后气流连续注入扩散炉内并环绕晶片四周，在晶片表面沉积上掺杂剂，进而与硅反应生成掺杂金属而徙动进入硅。

d.蚀刻混合气：蚀刻就是将基片上无光刻胶掩蔽的加工表面(如金属膜、氧化硅膜等)蚀刻掉，而使有光刻胶掩蔽的区域保存下来，以便在基片表面上获得所需要的成像图形。蚀刻方法有湿法化学蚀刻和干法化学蚀刻。干法化学蚀刻所用气体称为蚀刻气体。蚀刻气体通常多为氟化物气体(卤化物类)，例如四氟化碳、三氟化氮、三氟甲烷、六氟乙烷、全氟丙烷等。

4.半导体气体管道控制系统

半导体气体很多是对人体有害。特别是其中有些气体如SiH4的自燃性，只要一泄漏就会与空气中的氧气起剧烈反应，开始燃烧;还有AsH3的剧毒性，任何些微的泄漏都可能造成人员生命的危害，也就是因为这些显而易见的危险，所以对于系统设计安全性的要求就特别高。

a.大规模供气系统

大规模供气系统主要针对大规模量产的8-12英寸(1英寸=25.4毫米) 超大规模集成电路厂，100MW以上的太阳能电池生产线，发光二极管的磊晶工序线、5代以上液晶显示器工厂、光纤、硅材料外延生产线等行业。它们的投资规模巨大，采用最先进的工艺制程设备，用气需求量大，对稳定和不间断供应、纯度控制和安全生产提出最严格的要求。

b.常规供气系统

常规供气系统主要应用于4-6英寸 大规模集成电路厂，50MW以下的太阳能电池生产线，发光二极管的芯片工序线以及其它用气量中等规模的电子行业。它们的投资规模中等，生产线可能是二手设备，对气体纯度控制的要求不苛刻，系统配备在满足安全的前提下尽量简单，节省投资。

c.简单供气系统

简单供气系统主要针对4英寸及以下半导体芯片厂、半导体材料的科研机构等。它们的制程简单，通常不需要连续性供气，对气体供应系统的投资预算低，生产和管理人员欠缺安全意识。

5.半导体气体传感器

半导体气体传感器是利用半导体气敏元件作为敏感元件的气体传感器，是最常见的气体传感器，广泛应用于家庭和工厂的可燃气体泄露检测装置，适用于甲烷、液化气、氢气等的检测。在一定的温度条件下，被测气体到达半导体敏感材料表面时将与其表面吸附的氧发生化学反应,并导致半导体敏感材料电阻发生变化，其电阻变化率与被测气体浓度呈指数关系，通过测量电阻的变化即可测得气体浓度。单支半导体气体传感器通过选择性催化、物理或化学分离等方式在已知环境中可以实现对气体的有限识别。大规模半导体气体传感器阵列可以实现对未知环境中气体种类的精确识别。

6.半导体工业中特种气体的应用

特种气体是光电子、微电子等领域，特别是超大规模集成电路、液晶显示器件、非晶硅薄膜太阳能电池、半导体发光器件和半导体材料制造过程不可缺少的基硅性支撑源材料。它的纯度和洁净度直接影响到光电子、微电子元器件的质量、集成度、特定技术指标和成品率，并从根本上制约着电路和器件的精确性和准确性。

二、半导体用得最多的气体？

.(SiH4):有毒。在半导体工业中主要用于制作高纯多晶硅、通过气相淀积制作二氧化硅薄膜、氮化硅薄膜、多晶硅隔离层、多晶硅欧姆接触层和异质或同质硅外延生长原料、以及离子注入源和激光介质等，还可用于制作太阳能电池、光导纤维和光电传感器等。

(GeH4):剧毒。金属锗是一种良好的半导体材料，在电子工业中。主要用于化学气相淀积，形成各种不同的硅锗合金用于电子元器件的制造。

磷烷(PH3):剧毒。主要用于外延的掺杂剂，磷扩散的杂质源。同时也用于多晶学气相淀积、外延GaP材料、离子注入工艺、化合物半导体的MOCVD工艺、磷硅玻璃(PSG) 钝化膜制备等工艺中。

砷烷(AsH3):剧毒。主要用于外延和离子注入工艺中的n型掺杂剂。

锑烷(SbH3):剧毒。用作制造n型硅半导体时的气相掺杂剂。

硼烷(B2H6):窒息臭味的剧毒气体。是气态杂质源、离子注入和硼掺杂氧化扩散的掺杂剂，它也曾作为高能燃料用于火箭和的燃料。

g.(BF3):有毒，极强刺激性。主要用作P型掺杂剂、离子注入源和等离子刻蚀气体。

h.(NF3):毒性较强。主要用于化学气相淀积(CVD) 装置的清洗。可以单独或与其它气体组合,用作等离子体工艺的蚀刻气体,例如, NF3、NF3/Ar、NF3/He用于合物MoSi2的蚀刻; NF3/CC14、 NF3/HC1既用于MoSi2的蚀刻，也用于NbSi2的蚀刻。

三、半导体材料中最贵的气体？

氖气最贵，有价无市。囯内氖价每立方米从600涨到2000元，氪1万调到3万元，氙12万升到32万元。2015年乌克兰危机时氖从750元/立方涨到2.5万元，成为当年最火爆气体。

近期乌克兰两家电子气工厂因战争停运，供应不足，气价暴涨；乌供应世界消费70%的氖、40%氪、30%氙气，占有美国市场90%的氖，两厂氖产量为世界的50%。电子气是俄钢铁业的副产品，乌是提纯环节，用在芯片曝光、蚀刻工艺，从生产到最后器件封装每一步都离不开，决定着产品性能好坏，被称为半导体业的“粮食”。

去年世界工业气销售9400亿元，增长7%；如今日、英都无氖可卖，美国芯片巨头美光在寻找新供应商，有价无市；电子气提炼技术难，制程复杂，半导体级纯度需＞99.99%，这种水平世界上仅有几家公司，乌克兰占多数，所以企业竞争要有核心技术才行。

四、丁烷气体处理方法？

看要干什么用了，储存用压力容器，0.1-0.6MPA压力下储存，可以用于灌装液化气罐或一次性打火机。

如果是化工副产物，杂质多又没有合适的处理手段，为了安全起见必须用火炬烧掉，这玩意是易燃易爆化学品，必须妥善处理，因为比空气重，一旦泄露会在地面或低洼地形成爆炸性混合气体，有点火星就爆了，防静电措施要到位。

一般储存丁烷的装置都是甲级防火、区二级防爆单位，必须谨慎。

五、半导体为什么使用惰性气体？

因为半导体器件有很多种类，其中大部分容易氧化，所以在惰性气体环境下封装才能防止损害品质，延长产品寿命;

稀有气体是指元素周期表上所有0族元素对应的气体单质，也称为惰性气体。在常温常压下，它们都是无色无味的单原子气体，很难进行化学反应。稀有气体共有7种，它们是氦气（He）、氖气（Ne）、氩气（Ar）、氪气（Kr）、氙气（Xe）、氡气（Rn，放射性）、（气奥）（Og，放射性，人造元素）

六、化学有害气体处理方法？

可燃性气体（氢气、天然气、沼气、煤气）：实验过程中应该一直开启排风扇，必要时要开门窗通风，但由于达到一定程度混合气体遇到火花会发生爆炸，所以发生泄露后不能开关电器开关、不能打开排风扇或吸油烟机、避免穿化纤的衣服、动作要轻 有毒气体（氯气、二氧化氮、硫化氢、一氧化碳等）：人员迅速撤离，由实验员老师根据情况打开门窗或排风扇通风 通常学生实验过程中使用的药品的浓度和用量是有一定限制的，一般产生有害物质的量不会很多，遇到问题不要慌张，及时撤离，少量吸入一点有害物质不会对身体什么损伤，有不舒服的及时就医。

七、thc气体可以怎么处理？

1、干法脱硫废气处理方法 干法脱硫废气处理方法是利用的硫化氢的还原性和可燃性然后固体氧化剂或吸附剂来进行脱硫或者直接燃烧，干法脱硫也可被称为干式氧化废气处理法。 2.氧化铁废气处理法 氧化铁废气处理法采用的脱硫剂是氢氧化铁并添加了部分的石灰石、木屑和水等同时氧化铁法的形式分为分箱式和塔式两种。 3、氧化锌废气处理 氧化锌废气处理法采用氧化锌作为脱硫剂，但是该方法只适合处理硫化氢浓度较低气体，且不能恢复氧化锌脱硫剂的脱硫性能。

八、高炉气体如何处理？

直接放散于大气中肯定不行，污染太严重。

1、高炉荒煤气经除尘后变成净煤气，除尘灰可以回收按比例配在烧结中，烧结再加入高炉循环使用；

2、净煤气可以烧热风炉，使高炉风温提高；

3、多余净煤气还回收发电；

4、煤气管道中压力还可以通过TRT透平发电；

九、含尘气体处理标准？

除尘器的选择应根据下列因素并通过技术经济比较确定：

1 含尘气体的化学成分、腐蚀性、爆炸性、温度、湿度、露点、气体量和含尘浓度；

2 粉尘的化学成分、密度、粒径分布、腐蚀性、亲水性、磨琢度、比电阻、粘结性、纤维性和可燃性、爆炸性等；

3 净化后气体或粉尘的容许排放浓度；

4 除尘器的压力损失和除尘效率；

5 粉尘的回收价值及回收利用形式；

6 除尘器的设备费、运行费、使用寿命、场地布置及外部水、电源条件等；

7 维护管理的繁简程度。

7.2.2 粉尘净化宜选用干式除尘方式。不适合选用干式除尘或选用湿式除尘较合理的场合，可选用湿式除尘方式。

7.2.3 含尘粒径在0.1μm以上、温度在250℃以下，且含尘浓度低于50g／m³的废气的净化宜选用袋式除尘器。选用袋式除尘器时，其性能参数应符合下列规定：

1 袋式除尘器的除尘效率应满足污染物达标排放或除尘工艺对除尘器的技术要求。除尘器的总效率宜根据实际处理的粉尘的粒径分布及质量分布、除尘器分级效率经计算确定。

2 袋式除尘器的运行阻力宜为1200Pa～2000Pa。

3 袋式除尘器过滤风速应根据气体和粉尘的类型、清灰方式、滤料性能等因素确定。采用脉冲喷吹清灰方式时，过滤风速不宜大于1.2m／min；采用其他清灰方式时，过滤风速不宜大于0.60m／min。

4 袋式除尘器的漏风率应小于4％，且应满足除尘工艺的要求。

7.2.4 袋式除尘器清灰方式应根据工程条件确定，宜采用脉冲喷吹、反吹风清灰方式，也可采用机械振打、复合清灰方式，并应符合下列规定：

1 潮湿多雨地区不宜直接采用大气作为反吹风气源；

2 混入空气易引起除尘器内燃烧或爆炸时，不应采用空气作为清灰用气体；

3 分室数量大于或等于4的反吹类袋式除尘器宜采用离线清灰方式。

7.2.5 袋式除尘器的滤料应能适应被处理气体，其耐温性能、抗水解性能、抗氧化性能及耐腐蚀性能应满足使用要求。技术经济条件合理时应选用经过表面覆膜处理的滤料。

7.2.6 旋风除尘器可作为预除尘器使用。旋风除尘器计算参数应符合表7.2.6的规定。

7.2.7 湿式除尘器除尘效率应满足污染物达标排放或除尘工艺对除尘器的技术要求。湿式除尘器计算参数应符合表7.2.7的规定。

7.2.7 湿式除尘器除尘效率应满足污染物达标排放或除尘工艺对除尘器的技术要求。湿式除尘器计算参数应符合表7.2.7的规定。

7.2.8 采用静电除尘器时，粉尘比电阻值应为1×104Ω·cm～4×1012Ω·cm。

7.2.9 净化有爆炸危险物质的除尘器应符合本规范第6.9.9条～第6.9.14条的要求。

7.2.10 有结露或冻结可能时，除尘器应采取保温、伴热、室内布置等措施。

十、对高炉气体的处理？

直接放散于大气中肯定不行，污染太严重。常规的处理有：

1、高炉荒煤气经除尘后变成净煤气，除尘灰可以回收按比例配在烧结中，烧结再加入高炉循环使用；

2、净煤气可以烧热风炉，使高炉风温提高；

3、多余净煤气还回收发电；

4、煤气管道中压力还可以通过TRT透平发电；