半導體制造技術作為信息時代制造的基礎,堪比工業(yè)時代的機床,是整個社會發(fā)展的基石和原動力。在產(chǎn)業(yè)分工格局重塑的關鍵時期,我國也提出了《中國制造2025》,以通過智能制造實現(xiàn)由制造大國向制造強國的轉(zhuǎn)換。智能制造(工業(yè)4.0)的實現(xiàn),以各種信息器件的使用為基礎,半導體制造技術正是其制造的核心技術。
而氫氣作為半導體制造中的氣源,在半導體材料及器件制備中起到至關重要的作用??稍诠怆娖骷?、傳感器、IC制造中應用。
目前半導體工藝中氫氣主要用于退火、外延生長、干法刻蝕等工藝。
退火是通過高溫加熱釋放材料內(nèi)部應力從而改善材料質(zhì)量的一種材料處理辦法,氫氣作為保護氣可以起到防止氧化等作用,多用于薄膜生長后釋放應力。
氫氣也可以應用在化學氣相沉積(ChemicalVaporDepositon)薄膜生長。化學氣相沉積是一種利用固態(tài)-氣態(tài)反應、氣態(tài)-氣態(tài)反應生成薄膜的設備,如在CVD工藝中作為還原性氣體制備二維材料MOS2、WS2等;等離子增強化學氣相沉積(PECVD)工藝中作為還原性氣體制備石墨烯、單晶硅、碳化硅等;電子回旋共振化學氣相沉積(ECR-CVD)中作為反應氣體在單晶硅襯底上制備金剛石薄膜;金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)設備中作為載氣制備光電材料GaN、AlGaN等。同時氫氣也可以在原子層沉積(AtomicLayerDeposition)中使用。
氫氣在等離子體刻蝕(RIE/ICP)中作為反應氣體出現(xiàn),等離子體刻蝕原理是利用反應氣體離化后與材料發(fā)生反應生成揮發(fā)性物質(zhì),從而實現(xiàn)材料圖形化,是半導體器件制備的工藝。
CVD,MOCVD專用氫氣發(fā)生器技術參數(shù):
1、氫氣純度:99.9999-99.99999%(外接提純儀)
2、氫氣流量:50L/min
3、輸出壓力:0-1.2MPa
4、壓力穩(wěn)定性:<0.001MPa
5、供電電源:220V±10%50HZ
6、消耗功率:20KW
7、純水需求:>2MΩ&3L/h
8、氫氣容積:<20L
9、環(huán)境溫度:1-40℃
10、相對濕度:<85%
11、海拔高度:<2000米
12、外形尺寸:220x100x200(WxDxHcm)
13、凈重:約600kg(50L)
正確操作步驟:
一、準備工作
檢查設備:首先,應仔細檢CVD,MOCVD專用氫氣發(fā)生器外觀是否完好,電源連接是否正常,并核對裝箱單上的品名數(shù)量是否齊全。同時,確保儀器“O2”口暢通,加液口蓋子取下以便注液。
環(huán)境準備:選擇一個具有良好通風性、遠離熱源、無震動、無陽光直射、無粉塵和腐蝕性氣體的場所放置。環(huán)境溫度應控制在0℃-40℃,環(huán)境相對濕度應不超過85%。
二、開機操作
連接電源:將儀器輸出密封帽旋緊,接通電源線,打開電源。此時,應觀察儀器流量顯示,當顯示為300ml/min時,表示儀器正在自檢。
自檢與準備:如果流量顯示數(shù)字大于0,請用皂液檢查輸出口,看螺帽是否旋緊。自檢合格后,關機并將輸出口螺帽取下。用管路接通用氣設備(或氣體凈化裝置),再次打開電源,儀器進入工作狀態(tài)。
三、使用過程
流量檢查:在使用過程中,應注意流量顯示是否與用氣設備用氣量一致。如流量顯示超出用氣設備實際用量較大時,應停機檢漏,檢查連接點或用氣設備是否有漏氣現(xiàn)象并予以解決。
維護保養(yǎng):定期檢查過濾器中的硅膠是否變色,如變色請馬上更換或再生。該設備使用一段時間后,電解液會逐漸減少,當電解液位接近低位應及時補水,加入二次蒸餾水即可。
四、關機操作
使用完畢后,按照正常關機程序關閉CVD,MOCVD專用氫氣發(fā)生器,并斷開電源。