當(dāng)今，隨著時代的進(jìn)步，社會已進(jìn)入以半導(dǎo)體技術(shù)為核心的信息時代，在半導(dǎo)體制造生產(chǎn)過程中需要使用多種特殊氣體，那么今天我們就來聊一聊在半導(dǎo)體制造生產(chǎn)中氣體在半導(dǎo)體外延工藝中起到什么作用？

外延生長實際上主要是一個化學(xué)反應(yīng)過程。硅外延生長使用的主要氣源是氫氣和氯硅烷類，如四氯化硅（SiCl4）、三氯甲硅烷（SiHCl3）和二氯甲硅烷（SiH2Cl2）。另外，為了降低生長溫度，也經(jīng)常使用硅烷作為氣源。選擇使用哪種氣源主要由生長條件和外延層的規(guī)格來決定的，其中生長溫度是選擇氣源種類時要考慮的最重要因素。硅外延層生長速度和生長溫度的關(guān)系。圖中顯示了兩個明顯不同的生長區(qū)域，在低溫區(qū)（區(qū)域A），硅外延層的生長速度和溫度成指數(shù)關(guān)系，表明它們受表面反應(yīng)控制；而在高溫區(qū)（區(qū)域B），其生長速度和溫度幾乎沒有直接的關(guān)系，表明它們受質(zhì)量輸運或者擴散的控制。需要著重指出的是，在低溫條件下生長的硅薄膜為多晶層。硅外延層的形成溫度在每條曲線的轉(zhuǎn)折點以上，轉(zhuǎn)折點的溫度隨著反應(yīng)物的摩爾比、氣流速度以及反應(yīng)爐的種類變化而變化。從這張圖中可以推斷出：當(dāng)以SiH4為氣源時，硅外延層的形成溫度大約在900℃，而以SiCl4為氣源時，硅外延層的形成溫度大約在1 100℃。

需要注意的是還原和腐蝕過程是相互競爭的，這主要決定于反應(yīng)物的摩爾比和生長溫度。在大氣壓下，以SiCl4和H2為反應(yīng)物并在總壓強為1.01×l05Pa（1大氣壓）的情況下，腐蝕和沉積的分界線與生長溫度和SiCl4分壓的關(guān)系。另外的研究也給出了以SiCl4和H2為硅外延的反應(yīng)物時，生長速度和溫度的關(guān)系，如圖2.2-31表示。從圖中可以看出在低溫和高溫下發(fā)生的是腐蝕過程。因此在這種情況下，外延溫度通常選在1 100～1300℃。為了得到了較厚的外延層，通常會選擇SiHCl3作為氣源，主要是因為它的沉積速度比SiCl4的快。

SiCl4作為外延氣源時所涉及的化學(xué)反應(yīng)不同，采用SiH4氣源時的熱分解反應(yīng)是不可逆的，其過程可以用、和其他任何氯硅烷相比，硅烷的主要優(yōu)點是在相對較低的溫度下可以得到硅外延層。但是由于硅烷的同質(zhì)反應(yīng)，很難避免硅的氣相成核。因此在生長過程中將會形成硅顆粒，從而導(dǎo)致粗糙的表面形貌甚至是多晶生長。這個問題可以通過控制生長溫度或者在低壓生長而得到解決。硅烷是一種易于氧化和爆炸的氣體，因此在傳統(tǒng)的硅外延中，它不被經(jīng)常使用。而且，在以硅烷為氣源的生長過程中不存在HCl，因此不存在腐蝕這道工藝過程，從而導(dǎo)致外延層中含有更高濃度的金屬雜質(zhì)。因此，在使用硅烷作為外延氣源時，需要采取非常仔細(xì)的預(yù)清洗工藝。

深圳沃飛科技有限公司成立于2011年，是一家專業(yè)從事氣體系統(tǒng)工程設(shè)計安裝、技術(shù)服務(wù)咨詢和配套產(chǎn)品生產(chǎn)銷售為一體的國家高新技術(shù)企業(yè)。公司擁有國家建筑機電安裝工程專業(yè)承包資質(zhì)、GC2壓力管道設(shè)計安裝資質(zhì)，建筑施工安全生產(chǎn)許可證等專業(yè)資質(zhì)。總部位于深圳，旗下有武漢子公司、香港子公司以及西安辦事處。為客戶提供大宗氣體系統(tǒng)、電子特氣系統(tǒng)、實驗室氣路系統(tǒng)、工業(yè)集中供氣系統(tǒng)、潔凈氣體管道、高純化學(xué)品供液系統(tǒng)、Local Scrubber尾氣處理系統(tǒng)及機電項目安裝等工程項目設(shè)計安裝交鑰匙式高性能和高質(zhì)量的解決方案。工程項目覆蓋半導(dǎo)體、集成電路、光電、新能源、微電子、光纖、生物醫(yī)藥、科研所、標(biāo)準(zhǔn)檢測、高校院校等高技術(shù)領(lǐng)域行業(yè)。