半導(dǎo)體和光電子行業(yè)生產(chǎn)中,純凈氨氣(NH?)作為氮化硅(Si?N?)、氮化鎵(GaN)等薄膜材料化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝的重要氮源被廣泛使用。依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14601—2009《電子工業(yè)用氣體氨》,氨產(chǎn)品分為電子級(jí)與光電子級(jí)兩類,兩者技術(shù)指標(biāo)有明顯不同,這體現(xiàn)了不同用途對(duì)氣體純凈度的不同要求。
電子級(jí)氨的純凈度標(biāo)準(zhǔn)是至少達(dá)到99.9995%(按體積算),其他成分如氧氣、氮?dú)?、一氧化碳以及碳鏈長(zhǎng)度在1到3之間的烴類,其存在量都要小于1百萬(wàn)分之一點(diǎn)零幾,水分含量也需控制在3百萬(wàn)分之以下,所有雜質(zhì)加起來的總量不能超過5百萬(wàn)分之幾。這種級(jí)別的氨氣適合用于普通半導(dǎo)體產(chǎn)品的生產(chǎn),例如在制造CMOS芯片時(shí),給鈍化層加上材料、形成氧化硅氮化膜等步驟,雖然對(duì)氣體純凈度有很高要求,但可以接受極微量的不純物質(zhì)。
光電子級(jí)氨意味著要求極為嚴(yán)格,純度必須達(dá)到99.99994%以上,各種雜質(zhì)含量都有明確限制,含氧量(包括氬氣)、含氫量、含一氧化碳量、含烴類量均要小于0.1 ppm,含二氧化碳量也要小于0.1 ppm,含水量則要低于0.2 ppm,所有雜質(zhì)總和不能超過0.6 ppm。該項(xiàng)準(zhǔn)則還界定了十九種金屬成分,包括銻、鎘、鎵、鋰、鈉等,在氣態(tài)及液態(tài)環(huán)境中的高允許量,其中鋰、鉀、鎵這幾種金屬成分,其含量必須維持在每?jī)|份中低于一仟份以下。
這兩種氨的適用范圍清晰界定,前者專用于常規(guī)半導(dǎo)體制作流程,后者則服務(wù)于對(duì)金屬雜質(zhì)特別挑剔的高科技產(chǎn)業(yè),諸如高亮度發(fā)光二極管、激光二極管以及大功率半導(dǎo)體等制造環(huán)節(jié)。堿金屬成分,包括鋰離子、鈉離子和鉀離子,在電場(chǎng)中容易發(fā)生移動(dòng),從而造成設(shè)備漏電現(xiàn)象加劇和閾值電壓發(fā)生偏移;而重金屬成分,比如銅和鎳,則可能產(chǎn)生深能級(jí)缺陷,進(jìn)而干擾電荷載體的使用壽命。
因此,挑選恰當(dāng)檔次的氨氣,既是節(jié)省開支的需要,也是保障成品合格度和持久穩(wěn)定性的核心要素。制造廠商須按照工藝特點(diǎn),嚴(yán)謹(jǐn)依照規(guī)范里的分析手段和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn),來維持氣體品質(zhì)始終如一,不受影響。