免費(fèi)咨詢熱線
139-4720-8256
免費(fèi)咨詢熱線
139-4720-8256
先來(lái)看一下高純氮?dú)鈶?yīng)用中的一個(gè)具體反應(yīng)：
(1)??? Ga(CH3)3 + NH3 → GaN + 4CH4;
這個(gè)反應(yīng)是制造發(fā)光二極管(LED)外延芯片的氮化鎵的基礎(chǔ)，反應(yīng)在昂貴的MOCVD (有機(jī)金屬氣相沉積)設(shè)備上完成，
再來(lái)看一下高純氨應(yīng)用中的另一個(gè)反應(yīng)：
(2)??? 3SiH4 + 4NH3 → Si3N4 + 12H2;
這個(gè)反應(yīng)是制造氮化硅(Si3N4 )的基礎(chǔ)，由硅烷(SiH4 )和高純氨在較高溫度下，在化學(xué)氣相沉積(CVD)設(shè)備中進(jìn)行反應(yīng)，它被廣泛用于硅基半導(dǎo)體的所有產(chǎn)業(yè)，包括太陽(yáng)能電池(光伏)、集成電路(IC)、液晶顯示器(LCD)等制造業(yè)。此反應(yīng)也需要相當(dāng)數(shù)量的高純氨氣，實(shí)際上也只有非常少量的氨氣參與了以上的反應(yīng)(數(shù)量級(jí)上的估計(jì)只有百分之一)，其中一個(gè)原因也是為了減少 SiH4 的使用量，因?yàn)楣柰橐脖雀呒儼币嘿F，沒(méi)有反應(yīng)的氨也只有進(jìn)入了尾氣。
為什么要使用高純氮?dú)?
假如氨的純度不夠高，例如氨中混有一些水(水是很有可能跟氨相結(jié)合的，而且我們的環(huán)境中到處都是水)，會(huì)有什么后果呢?
對(duì)于氮化硅的合成和以硅材料為基礎(chǔ)的電子產(chǎn)業(yè)的影響
那么在上面的反應(yīng) (2) 中，硅烷就會(huì)先跟水(而不是跟氨)反應(yīng)：
(3)??? SiH4 + 2H2O → SiO2 + 3H2;
實(shí)際上，只要氨中水含量達(dá)到萬(wàn)分之一，反應(yīng) (3) 就基本上代替了反應(yīng) (2)，反應(yīng)生成的是 SiO2 而不是 Si3N4，這樣就無(wú)法滿足電子工業(yè)嚴(yán)格要求的工藝條件了，其中的原因在于水比氨更容易與硅烷反應(yīng)結(jié)合，生成的 SiO2 也比 Si3N4 更穩(wěn)定。目前相關(guān)太陽(yáng)能電池(光伏)、集成電路(IC)、液晶顯示器(LCD)等產(chǎn)業(yè)，對(duì)高純氮?dú)獾募兌纫笸ǔＴ?99.9999%(6N)以上。
對(duì)于氮化鎵的合成和以氮化鎵為基礎(chǔ)的 LED 芯片的影響
那么對(duì)于 LED 的制造又是怎樣呢?由反應(yīng) (1) 生成的氮化鎵(一種化合物半導(dǎo)體材料)是制造 LED 的基礎(chǔ)(就像硅作為單質(zhì)半導(dǎo)體是制造集成電路的基礎(chǔ))，但是光有氮化鎵是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，實(shí)際上，現(xiàn)在以氮化鎵為基礎(chǔ)制造的 LED 的結(jié)構(gòu)已經(jīng)非常復(fù)雜的，光看一看 LED 芯片制造公司往往都有多位博士在負(fù)責(zé)工藝就可以想象了。
(4)??? 2SiH4 + 2NH3 → 2SiN + 7H2;
也就是說(shuō)，在摻雜時(shí)，反應(yīng) (4) 生產(chǎn)的 SiN 代替了反應(yīng) (1) 生成的 GaN，注意，這兒生成的是 SiN 而不是 Si3N4， SiN 可以貢獻(xiàn)一個(gè)電子而 Si3N4 不能貢獻(xiàn)電子，這樣一部分 SiN 代替了 GaN 就形成了 n 型 GaN，但是假如高純氨中含有水，那么反應(yīng)將首先生成穩(wěn)定的 SiO2 而不是 SiN (原因還是在于水比氨更容易與硅烷反應(yīng)結(jié)合，生成的 SiO2 也比 SiN 更穩(wěn)定)，而SiO2也是不能貢獻(xiàn)電子的，這樣也無(wú)法獲得 n 型 GaN。
制造 p 型 GaN 所用的方法也是類似的，我們不進(jìn)行詳細(xì)的討論，結(jié)論是：生成 MgN 代替了 GaN，可以貢獻(xiàn)一個(gè)空穴，假如高純氨中含有水，那么將生成更穩(wěn)定的 MgO 而不是 MgN，因此也無(wú)法貢獻(xiàn)空穴。推薦閱讀：高純氮?dú)馐嵌囝I(lǐng)域中不可或缺的氣體
假如要想讓 LED的發(fā)光增強(qiáng)，那就要設(shè)法增多其中的電子和空穴(稱為載流子)，這樣就對(duì)高純氮?dú)獾募兌忍岢隽朔浅８叩囊螅瑢?shí)驗(yàn)已經(jīng)證明，高純氨中的含水量會(huì)大大地影響到 LED 的亮度，原因就在于高純氮?dú)庵械奈⒘克畷?huì)大大降低載流子的濃度。目前在 LED 制造中，對(duì)高純氮?dú)獾募兌纫笫?99.99999% (7N)以上。
使用不純的高純氮?dú)?，更具體地說(shuō)，含水的氨， 在芯片制造中就會(huì)生成更穩(wěn)定的氧化物而不是氮化物 ，從而降低甚至摧毀芯片的性能。實(shí)際上，在電子工業(yè)中，在一定程度上可以說(shuō)，水差不多是有害的物質(zhì)了，因此人們對(duì)工藝中用到的其他氣體(如氮?dú)?、氫氣、氬氣?的含水量也有非常高的要求，幸運(yùn)的是這些氣體(都是非極性分子)跟水的作用都比較弱，它們的提純和含水量檢測(cè)都比較容易。但是氨與它們不同，氨和水的相互作用太強(qiáng)了。
轉(zhuǎn)載聲明：
該文章轉(zhuǎn)載于網(wǎng)絡(luò)，是出于傳遞更多信息之目的，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其內(nèi)容的真實(shí)性。如轉(zhuǎn)載作品侵犯作者署名權(quán)，或有其他諸如版權(quán)、肖像權(quán)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)等方面的傷害，并非本網(wǎng)故意為之，在接到相關(guān)權(quán)利人通知后將立即加以更正。
聯(lián)系人：崔文軍、李福有
電話：13947208256、15304728381
辦公地址：內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市濱河區(qū)海富商業(yè)街2-A123
廠區(qū)地址：內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市石拐區(qū)國(guó)慶鄉(xiāng)二園區(qū)
網(wǎng) 址 : www.whgte.cn
掃一掃關(guān)注我們
在線咨詢
