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特种气体在LED中的应用

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020/11/25 5:35:39 * 浏览: 2

    特种气体是光电子、微电子等领域,特别是在超大的规模集成电路、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,并且从根本上制约着电路和器件的精确性和准确性。

    半导体照明是正处于方兴未艾的产业,随着化合物半导体市场的扩展,特种气体的需求呈现更大的增长态势,外延生长需要大量的超纯源和过程气体。目前台湾和日本的化合物半导体市场上占有率较高,近年来, 中国、韩国的发展势头强劲,北美、欧洲的占有率也有所增长。应用于半导体技术中的特种气体因为其种类繁多品质要求严格,生产、充装、运送、储存都有技术及安全的要求,再加上经济规模等因素,需要多方面的积累才能实现规模化生产,因此目前国内呈现现市场大、供应能力小的局面。

    应用于LED产业的特种气体

    半导体工业用气体品种多、质量要求高、用量少,大部分是有毒或腐蚀性气体。品种高达百余种。半导体工业特种气体应用分类,主要包括:

    1. 硅族气体:含硅基的硅烷类,如硅烷、二氯二氢硅、乙硅烷等

    2. 掺杂气体:含硼、磷、砷等三族及五族原子之气体,如三氯化硼、三氟化硼、磷烷、砷烷等。

    3. 蚀刻清洗气体:以含卤化物及卤碳化合物为主,如氯气、三氟化氮、溴化氢、四氟化碳、六氟乙烷等。

    4. 反应气体:以碳系及氮系氧化物为主,如二氧化碳、氨、氧化亚氮等。

    5. 金属气相沉积气体:含卤化金属及有机烷类金属,如六氟化钨、三甲基镓等。

    在LED产业链中,外延技术、设备和材料是外延片制造技术的关键。当前MOCVD工艺已成为制造绝大多数光电子材料的基本技术。外延技术需要的超纯特种气体包括高纯砷烷、高纯磷烷、高纯氨气,砷化镓生产中应用硅烷N型掺杂,而氯化氢和氯气常常用做蚀刻气,氩、氢、氮则是必须的载气。同时外延生长需要的有机源主要是三甲基镓,三甲基铟,三甲基铝,二乙基锌,二甲基锌,二茂镁等。现有技术的发展对这些产品的品质要求也越来越高。

    在半导体化合物生产过程中,除了纯特种所之外,还需要部分混合气体,主要包括SiH4/H2.SiH4/N2作为成膜源用量尽管不大,但是对产品质量要求极高,配制混合气体的露点达到-95℃以下,只有这样才可以保证外延片生长的成品率。

    化合物半导体产业的扩展,带动原材料市场的迅速提升,包括晶圆、衬底、蚀刻剂、过程气体、有机金属化合物、测试和包装材料等的需求每年以大约21%的比例递增,而过程气体(砷烷、磷烷、氨气、氩、氢、氮、氯化氢、氯气等)占整体原料的消耗8%。