特種氣體在LED中的應用

    特種氣體是光電子、微電子等領域，特別是在超大的規模集成電路、液晶顯示器件、非晶硅薄膜太陽能電池、半導體發光器件和半導體材料制造過程不可缺少的基硅性支撐源材料。它的純度和潔凈度直接影響到光電子、微電子元器件的質量、集成度、特定技術指標和成品率，并且從根本上制約著電路和器件的精確性和準確性。

    半導體照明是正處于方興未艾的產業，隨著化合物半導體市場的擴展，特種氣體的需求呈現更大的增長態勢，外延生長需要大量的超純源和過程氣體。目前臺灣和日本的化合物半導體市場上占有率較高，近年來， 中國、韓國的發展勢頭強勁，北美、歐洲的占有率也有所增長。應用于半導體技術中的特種氣體因為其種類繁多品質要求嚴格，生產、充裝、運送、儲存都有技術及安全的要求，再加上經濟規模等因素，需要多方面的積累才能實現規模化生產，因此目前國內呈現現市場大、供應能力小的局面。

    應用于LED產業的特種氣體

    半導體工業用氣體品種多、質量要求高、用量少，大部分是有毒或腐蝕性氣體。品種高達百余種。半導體工業特種氣體應用分類，主要包括：

    1. 硅族氣體：含硅基的硅烷類，如硅烷、二氯二氫硅、乙硅烷等

    2. 摻雜氣體：含硼、磷、砷等三族及五族原子之氣體，如三氯化硼、三氟化硼、磷烷、砷烷等。

    3. 蝕刻清洗氣體：以含鹵化物及鹵碳化合物為主，如氯氣、三氟化氮、溴化氫、四氟化碳、六氟乙烷等。

    4. 反應氣體：以碳系及氮系氧化物為主，如二氧化碳、氨、氧化亞氮等。

    5. 金屬氣相沉積氣體：含鹵化金屬及有機烷類金屬，如六氟化鎢、三甲基鎵等。

    在LED產業鏈中，外延技術、設備和材料是外延片制造技術的關鍵。當前MOCVD工藝已成為制造絕大多數光電子材料的基本技術。外延技術需要的超純特種氣體包括高純砷烷、高純磷烷、高純氨氣，砷化鎵生產中應用硅烷N型摻雜，而氯化氫和氯氣常常用做蝕刻氣，氬、氫、氮則是必須的載氣。同時外延生長需要的有機源主要是三甲基鎵，三甲基銦，三甲基鋁，二乙基鋅，二甲基鋅，二茂鎂等。現有技術的發展對這些產品的品質要求也越來越高。

    在半導體化合物生產過程中，除了純特種所之外，還需要部分混合氣體，主要包括SiH4/H2.SiH4/N2作為成膜源用量盡管不大，但是對產品質量要求極高，配制混合氣體的露點達到-95℃以下，只有這樣才可以保證外延片生長的成品率。

    化合物半導體產業的擴展，帶動原材料市場的迅速提升，包括晶圓、襯底、蝕刻劑、過程氣體、有機金屬化合物、測試和包裝材料等的需求每年以大約21%的比例遞增，而過程氣體（砷烷、磷烷、氨氣、氬、氫、氮、氯化氫、氯氣等）占整體原料的消耗8%。