半導體和光電子行業生產中,純凈氨氣(NH?)作為氮化硅(Si?N?)、氮化鎵(GaN)等薄膜材料化學氣相沉積(CVD)工藝的重要氮源被廣泛使用。依據國家標準GB/T 14601—2009《電子工業用氣體氨》,氨產品分為電子級與光電子級兩類,兩者技術指標有明顯不同,這體現了不同用途對氣體純凈度的不同要求。
電子級氨的純凈度標準是至少達到99.9995%(按體積算),其他成分如氧氣、氮氣、一氧化碳以及碳鏈長度在1到3之間的烴類,其存在量都要小于1百萬分之一點零幾,水分含量也需控制在3百萬分之以下,所有雜質加起來的總量不能超過5百萬分之幾。這種級別的氨氣適合用于普通半導體產品的生產,例如在制造CMOS芯片時,給鈍化層加上材料、形成氧化硅氮化膜等步驟,雖然對氣體純凈度有很高要求,但可以接受極微量的不純物質。
光電子級氨意味著要求極為嚴格,純度必須達到99.99994%以上,各種雜質含量都有明確限制,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,所有雜質總和不能超過0.6 ppm。該項準則還界定了十九種金屬成分,包括銻、鎘、鎵、鋰、鈉等,在氣態及液態環境中的高允許量,其中鋰、鉀、鎵這幾種金屬成分,其含量必須維持在每億份中低于一仟份以下。
這兩種氨的適用范圍清晰界定,前者專用于常規半導體制作流程,后者則服務于對金屬雜質特別挑剔的高科技產業,諸如高亮度發光二極管、激光二極管以及大功率半導體等制造環節。堿金屬成分,包括鋰離子、鈉離子和鉀離子,在電場中容易發生移動,從而造成設備漏電現象加劇和閾值電壓發生偏移;而重金屬成分,比如銅和鎳,則可能產生深能級缺陷,進而干擾電荷載體的使用壽命。
因此,挑選恰當檔次的氨氣,既是節省開支的需要,也是保障成品合格度和持久穩定性的核心要素。制造廠商須按照工藝特點,嚴謹依照規范里的分析手段和評估標準,來維持氣體品質始終如一,不受影響。