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在晶体的生长与衬底的制备、氧化工艺、外延工艺中以及化学气相淀积(CVD)技术中,均要用到氢气。半导体工业对气体纯度要求极高。纯氢和高纯氢是电子工业用氢的普遍标准。蓝博进化科技有限公司开发甲醇裂解制氢,经PSA提纯,所产氢气完全可以达到标准。

(1)晶硅的制备需要用到氢,当硅用氯化氢生成三氯氢硅SiHCl3后,经过分馏工艺分离出来,在高温下用氢还原,达到半导体需求的纯度,反应过程为:

SiHCl3 + H2 →Si + 3HCl

当用于氢氧合成氧化,常压下将高纯氢与高纯氧通人石英管内,使之在一定的温度下燃烧,生成纯度很高的水,水汽与硅反应生成高质量的SiO2膜。在外延工艺中,用于硅气相外延四氯化硅或三氯氢硅在加热的硅衬底表面与氢发生反应,还原出硅沉积到硅衬底上,生成外延层的过程为:

SiCl4 + 2H2 → Si + 4HCl

SiHCl3 + H2 → Si + 3HCl

上述过程对氢的纯度要求很高。氢气中含有的微量一氧化碳和二氧化碳杂质会使衬底氧化,生成多晶硅。如果含有甲烷,则会生成碳化硅进人外延层,引起缺陷。过去硅外延时,要求含氧量小于1×10-6,露点低于-70℃,现在要求更苛刻,在砷化镓液相外延时,当氢气中含氧量降到0.03×10-6,露点低于-90℃时,器件寿命可达104小时以上。

(2)电真空材料和器件如钨和钼的生产过程中,用氢气还原氧化物粉末,再加工制成线材和带材,若其中所用的氢气的纯度越高,水含量越低,还原温度越低,所得钨、钼粉末就越细。对氢闸管、离子管、激光管等各种充气电子管的填充气体纯度要求更高,显像管制造中所使用的氢气纯度大于99.99%。

(3)在制造非晶硅叠层薄膜、石英玻璃纤维中,也需要用到纯度很高的氢气。

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