新浪微博|腾讯微博|收藏本站|网站地图欢迎光临武汉纽瑞德特种气体有限公司!

氦气,氖气,六氟化硫等特种气体,纽瑞德专业!中国特种气体供应首选品牌
23年资深专家创办  国家科研单位指定供应商

全国服务热线:4006277838
纽瑞德感谢客户对其大力支持
当前位置:首页 » 纽瑞德资讯 » 气体指南 » 硅烷气体的用途

硅烷气体的用途

文章出处:责任编辑:作者:人气:-发表时间:2014-07-18 09:49:00【

  硅烷气体都有些什么用途?纽瑞德特种该气体小编笑笑跟你详解硅烷气体在半导体制造领域里的应用、硅烷气体在其他工业中的应用以及硅烷气体在科技领域的应用。

 

  硅烷气体是1857年发现的,在之后100年左右的时间里,在工业生产中几乎没有任何用途。直到20世纪50年代,由于半导体技术的发展,它才开始在电子工业生产中得到应用。20世纪80年代半导体工业迅速发展,硅烷气体用量才迅速上升。1984年国际硅烷气体市场的销量为70t,1986年增加到110t,每年以12%~15%的速度递增。1990年全世界硅烷气体销量为240t。我国对硅烷气体的应用起步较晚,目前每年消耗量约数十吨。

 

  随着一系列新技术、新产品的开发应用,除微电子工业外,硅烷气体已经成为信息、新材料、能源和环境科学的基础原料,是许多未来产业所必不可少的。它在现代科学和现代工业中的地位显得十分重要。

 

  硅烷气体在半导体制造领域里的应用

 

  A.制备二氧化硅薄膜(SiO2)

 

  利用化学气相沉积(CVD)生长二氧化硅-磷硅玻璃薄膜,在半导体器件工艺中是一种较好的钝化保护方式。其特点是生长温度低(300~ 500℃),沉积薄膜上的针孔较少,针孔密度仅为其他方式如高频溅射电子枪蒸发二氧化硅等的二十分之一。在管芯上生长这样一层钝化保护膜就能较好地抵御钠离子的玷污和防止管芯受潮。还因为它对金属表面有较好的粘附能力,膜层就不易产生龟裂现象。制备过程分为两步:

 

  制备氮化硅钝化薄膜(Si3N4)

 

 

 

  第二步:将SiO2薄膜在850~900℃下通人三氯氧磷( POCl3)作适当处理,当P2O5扩散入二氧化硅后就形成了二氧化硅-磷硅玻璃薄膜。反应式:

 

  制备氮化硅钝化薄膜(Si3N4)

 

  B.制备氮化硅钝化薄膜(Si3N4)

 

  利用硅烷气体生长氮化硅钝化薄膜是制造大规模集成电路工艺中的一个重要环节,尤其在N-MOS电路中显得更为重要。较之二氧化硅,氮化硅薄膜更致密,它对钠离子的屏蔽效果更好。反应式如下:

 

  制备氮化硅钝化薄膜(Si3N4)

 

  C.硅烷气体外延

 

  所谓外延是指在衬底上生长一层与衬底结构相同的晶体,是CVD的一种特殊形式。20世纪60年代中期,在CVD外延技术正处于发展阶段时,专家们就应用硅烷气体作为外延过程的硅源气。它主要是在蓝宝石或在重掺杂硅单晶片上外延单晶硅。与上面介绍的两种用途二氧化硅薄膜氮化硅钝化薄膜所不同的是,前二者仅仅在半导体器件中起保护膜的作用。生长了外延层的硅片是制造集成电路或V-MOS器件的基片。外延过程在特定的外延炉中进行,主要反应为

 

  硅烷气体外延

 

  据国外的有关资料介绍,对于未来的双极和CMOS技术来说,硅的低温外延是必不可少的。如果采用等离子增强CVD(PECVD)技术,用硅烷气体可以在温度低达650℃的情况下进行外延生长,这一点比其他的硅源气如四氯化硅、三氯氢硅、二氯二氢硅更具有得天独厚的优势。

 

  D.制备高纯多晶硅

 

  多晶硅是拉制N型和P型单晶硅及区熔单晶硅的主要原料。 硅烷气体用于制备高纯多晶硅的过程为:让高纯硅烷气体进人气体分解炉,硅烷气体分解,硅沉积在热载体上形成高纯多晶硅棒。或者是形成块状多晶硅。也可以让硅烷气体进入流化床反应器,硅烷气体围绕细小的硅颗粒进行分解形成1000μm大小的颗粒状多晶硅。分解反应式如下:

 

  制备高纯多晶硅

 

  硅烷气体其他工业中的应用

 

  A.应用于玻璃工业

 

  镀膜玻璃是一种新颖的节能和装饰材料,广泛应用于高档建筑物的门窗和外墙。美国MIT的一份研究报告指出,普通浮法玻璃每年消耗热损失的费用为7美元/m2。而镀膜后的玻璃可以降到3.2美元/m2。

 

  早期建筑镀膜玻璃都采用铬、钛、不锈钢、铝、金、银、铜等金属或合金材料作为涂层,目前亦开发出以TiO2、SnO2、Zn等介质材料为涂层的镀膜玻璃,并将硅引人此领域。

 

  它采用常压热分解CVD方法制备,以5 mm厚的浮法玻璃为基板,以体积分数分别为10%和90%的硅烷气体和氮的混合气体做原料,纯度为99.9%的乙烯(C2H4)作掺杂气,主要沉积参数:反应温度为620~640℃,乙烯与硅烷气体的体积比为0.2:1.3,混合气流量400mL/min,反应室压力为81.06 kPa。

 

  这种镀膜玻璃具有Si/SIiC纳米镶嵌复合结构,有良好的外观遮阳性能和较好的化学稳定性。

 

  B.应用于非晶硅太阳能电池

 

  非晶硅太阳能电池一般是以不锈钢薄板或玻璃作衬底,在辉光放电下,硅烷气体在不锈钢或玻璃表面上生长一层非晶态硅(亦称无定型硅),这就形成非晶硅太阳能电池的原板。其特点:价廉、光电转化率较高。

 

  哈尔滨-克罗拉太阳能电力公司就是应用硅烷气体生产太阳能电池的。目前生产能力为年产量160万峰瓦。硅烷气体的年消耗量相当可观。

 

  C.应用于复印机的光敏部件

 

  传统的复印机光敏部件都是用稀有元素硒、镉制备的。今后发展的趋势可能完全被用硅烷气体制备的硅鼓所取代。较之硒鼓,硅鼓具有以下优点:

 

  (1)硒及其复合物具有较强的毒性,处理和废弃都有危险,而硅烷气体的毒性很弱。

 

  (2)硒为稀有元素,自然界贮量有限。硅在自然界的贮量很大,硅的原料来源十分丰富。

 

  (3)硅鼓价格低廉而硒鼓价格昂贵。

 

  (4)硅鼓的光敏性及寿命都大大地优于硒鼓。硒鼓只能在一般的复印机中使用,硅鼓可以作高速复印机的光敏部件。

 

  硅烷气体科技领域的应用

 

  A.制备碳化硅超细粉末

 

  硅烷气体和乙烯在激光的激活下,发生化学反应而生成粒度为0.015的超细粉末。反应式如下:

 

  制备碳化硅超细粉末

 

  碳化硅广泛应用于机械加工工业如切削刀具及其他容易磨损部件的表面涂层,从而极大地增强了它们的硬度和耐磨性能。而且碳化硅还是一种既耐高温又可以抗辐射的半导体材料。

 

  B.制备氮化硅超细粉末

 

  硅烷气体和氨同样在激光的激活下,发生化学反应而生成氮化硅超细粉末。反应式如下:

 

  制备氮化硅超细粉末

 

  这种材料具有高纯度、超细、无粘结等优点,具有特殊的光、电、磁、热等性能。不仅广泛应用于民用工业,也是国防工业所急需的材料之一,如高强度耐极高温的火箭喷口材料;高强度、高化学稳定性的发动机汽缸等。

 

  尤其值得指出的是,现代工业用的热机汽缸都是用金属加工的,它们的热效率都不是很高。热机热效率的大小完全取决于高温热源的温度与汽缸排出废气的环境温度之差。差值越大,热效率就越大。一般金属汽缸因受材料本身的限制,要达到高热效率是非常困难的。现在人们正在研制一种用氮化硅材料,通过粉末冶金制作陶瓷汽缸,这种汽缸耐高温性能极好。一旦付诸实现,将是工业上又一次大的革命。

 

  C.应用于微电子技术

 

  1987年日本东芝用硅烷气体研制成具有二兆个像素的CCD非晶摄像管;美国的MIT使用硅烷气体制作完美外延薄膜,用于高质量、高水平的半导体分立器件和IC制造中。TFT-LCD液晶显示器是非晶硅的另一重要用途。目前虽然价格很高,但图像逼真明亮,且比阴极射线管耗能少。军事部门对这种质量轻、低功耗、适用于战术数据终端和航空显示板极感兴趣。