1.晶体生长用气

这类用气占很多，有SiH₄、 SiH₂C1₂、SiHC1₃、SiCl₄、Si₂H₆、B₂H₆、BBr₃、BC1₃、AsH₃、PH₃、GeH₄、(CH₃)₃AI、(C₂H₅)₃Al、(CH₃)₃As、(C₂H₅)₃As、(CH₃)₂Hg、(CH₃)₃P, (C₂H₅)₃P, SnC1₄、SbC1₃、AIC1₃、GeCl、NH₃、B(CH₃)₃、SeH₂，以及锌、镉、镁、汞、碲、锑、膦(磷的烷基化物)、肿(砷的烷基化物)、脐(联氨)、叠氮、胺、MO源等。其中MO源气包括很多金属有机化合物，如三甲基镓、三甲基铟、三甲基铝等。

2．刻蚀用气

是晶体生长的相反过程。主要有对硅、铝、铬、钼、铂、聚硅、钨、镓、锢、铱、金、铂、钽、钛、钯等材料有刻蚀作用的氟化物、氯化物等气体。刻蚀就是将基片上无光刻胶掩蔽的表面刻蚀掉，而使有光刻胶的部分保存下来，获得所需要的成像图形。刻蚀方式有湿法和干法两种。过去刻蚀方法是用湿法方法，随着集成电路向超大规模的发展，湿法刻蚀将不再被采用。干法刻蚀又叫等离子刻蚀，具有对晶体各向异性的特点，因此保证刻蚀图形的精度。干法刻蚀所用的气体有SiF₄、CF₄、C₂F₆、CHF₃、C₃F₈、CCIF₃、O₂、C₂CIF₅、氟利昂、NF₃、SF₆、BC1₃、C₂F₂HC1₃、HCI、HF、HBr…典型的刻蚀气见表1.6。

半导体材料的刻蚀不仅与刻蚀气本身有关，而且与刻蚀气的压力、流量、温度有关。刻蚀气中加入适量的H₂、O₂，能有效抑制聚合物的生成，减少反应污染物的产生；另一方面能提高刻蚀的选择比和刻蚀的速率。

表1.6  刻蚀对象与对应刻蚀气

表面微机械加工发展于20世纪80年代，在制造硅等微机械过程中，还要腐蚀相当一部分硅等材料，在硅等材料表面上形成不同形状的多层状微结构，即微机械(电)装置。刻蚀过程所用气体根据具体情况可以采用等离子体刻蚀或离子束刻蚀。

近来刻蚀辅助气COS(羰基硫)的研究已经提到日程，COS与CF、O₂混合气作为硅的刻蚀气可使硅芯片图形更完整(图1.6)，三种气体的最佳比例COS:CF₄:O₂=30:250:5(SCCM)。图中ARC为抗反射层硅；14为电阻膜。

图1.6  CF₄/COS/O₂混合气刻蚀硅示例图

最近一二年来，日本公开了最新的多种刻蚀气，尤其以C₄为主的多种氟代烷烃、烯烃类化合物。这种刻蚀剂对二氧化硅不起作用，而对氮化硅起刻蚀作用，其选择性(Si₃N₄/SiO₂)非常大，这种新型刻蚀气引起集成电路工艺专家的很大关注。

3．掺杂和注入用气

在半导体器件和集成电路制造中，将掺入一些杂质于半导体材料内，使材料具有n-p型导电类型和一定的电阻率，以制造n-P结、电阻、埋层等。掺杂过程也可以把掺杂的离子加速到高能级状态，再注入预定的衬底上。掺杂和注入用气有硼、磷、砷等化合物。如AsH₃、PH₃、GeH₄、B₂H₆、AsC1₃、AsF₃、PF₃、SiF₄、SF₆、H₂S、BF₃、BC1₃、H₂Se、SbH₃、(CH₃)₂Te、(CH₃)₂Cd、(C₂HS)₂Cd、PC1₃、(C₂H₅)₂Te、B(CH₃)₃等。离子注入是一种新的掺杂技术，与传统的扩散方法相比有很多优点。离子注入技术为集成电路的生产进入到超大规模集成电路时代增加了新的活力。

4．平衡和清洗用气

进入到纳米时代的湿法刻蚀方法，由于水的表面张力(82dynes/cm)，处于在芯片糟沟内的痕量水是很不容易被除去。因此水作为清洗剂将随着芯片的图形缩小被淘汰。从图1.7中148处可以看到，水的表面张力对硅膜沟槽(内径仅微米、纳米程度)中的水的除去非常困难。

图1.7  在148处“沟渠”只有400nm宽

而二氧化碳相对于水的表面张力系数只有ldyn/cm (1 dyn/cm =1×10^-3 N/m)，作为芯片的清洗剂已经为美、日等国所采用。图1.8(标尺密度为600nm)是比较两种清洗剂的结果，右图采用超临界二氧化碳流体精密方法清洗可以看到明显优于左边。

图1.8  传统芯片清洗和超临界二氧化碳流体精密清洗比较

由Watkins 等入研发的载金属纳米复合材料方法又叫化学流体沉积(CFD) ,该方法是把溶解于SC-CO₂的有机金属化合物加入H₂或其他还原剂，有机金属化合物经过还原剂的作用，以高纯薄膜形式而沉积。CFD方法已经扩大应用到Pt、Cu、Pd、Au、Rh、Co、Ni、Ag、Ge、GaAs、GaP、CdS、ZnS、K₂O·6TiO₂、BaTiO₃、A1₂O₃、SiO₂、TiO₂、Ti(OH)4、CeO₂、LiCoO₂、LiFePO₄、M(Fe₂O₄)，BaFe₁₂O₁₉、KNbO、KNbO₃、NaNb₆O₁₇、Ba_1-xSr₂TiO₃、Ce_1-xZrxO₂、MxN、SmCo₅等金属薄膜制造。而这些金属络合物有乙酰丙酮、1,5-环辛二烯、六氟乙酰丙酮等。

薄膜材料不仅只包括半导体材料，还包括高温超导材料YBaCuO(简称YBCO)、电介质材料、光电子材料、磁性材料、敏感材料(力敏、热敏、磁敏、湿敏、气敏和离子敏)等薄膜材料。

高纯气体与其他技术、学科之间的关系见图1.9。

图1.9  高纯气体与其他技术、学科关系图

**涂膜建材指玻璃、涂膜聚合物和大屏幕显示器

**包括半导体激光器

***泛指大规模集成电路、超大规模集成电路和光子晶体(photonic crystal)