作為L(zhǎng)ED產(chǎn)業(yè)中的核心技術(shù)之一，硅片外延指的是在襯底上生長(zhǎng)出的半導(dǎo)體薄膜，主要作用是增加碳化硅片某些電學(xué)特性并消除了許多在晶體生長(zhǎng)和其后的晶片加工中所產(chǎn)生的表明缺陷。在進(jìn)行碳化硅片外延工藝時(shí)，需要使用到含硅氣體源和刻蝕氣體，而這些所使用的氣體都屬于對(duì)人體有毒有害的氣體。那么硅片外延工藝危險(xiǎn)有害氣體有哪些呢？一般而言，主要包括硅烷、二氯硅烷、三氯硅烷、氯化氫、氫氣、鍺烷、甲基硅烷等，而在現(xiàn)場(chǎng)安裝使用碳化硅外延生產(chǎn)區(qū)有害氣體報(bào)警器就是為了對(duì)這些氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以免發(fā)生危險(xiǎn)。

外延工藝是指在襯底上生長(zhǎng)完全排列有序的單晶體層的工藝。一般來(lái)講，外延工藝是在單晶襯底上生長(zhǎng)一層與原襯底相同晶格取向的晶體層。外延工藝廠泛用于半導(dǎo)體制造，如集成電路工業(yè)的外延硅片，MOS 晶體管的嵌入式源漏外延生長(zhǎng)，LED襯底上的外延生長(zhǎng)等。外延為器件設(shè)計(jì)者在優(yōu)化器件性能方面提供了很大的靈活性，例如可以控制外延層摻雜厚度、濃度、輪廊，外延層還可以減少CMOS器件中的閂鎖效應(yīng)，IC制造中最普通的外延反應(yīng)是高溫CVD系統(tǒng)。

碳化硅外延工藝在集成電路制造中的主要應(yīng)用如下：
1、硅襯底外延
硅片制造中為了提高硅片的品質(zhì)通常在硅片上外延一層純凈度更高的本征硅:或者在高攙雜硅襯底上生長(zhǎng)外延層以防止器件的門(mén)鎖效應(yīng)。
2、異質(zhì)結(jié)雙極晶體管異質(zhì)結(jié)外延
其原理是在基區(qū)摻入Ge組分，通過(guò)減小能帶寬度，從而使基區(qū)少子從發(fā)射區(qū)到基區(qū)跨越的勢(shì)壘高度降低，從而提高發(fā)射效率，因而，很大程度上提高了電流放大系數(shù)。
3、CMOS源漏區(qū)選擇性Si/SiGe外延
隨著集成電路器件尺寸的大幅度減小，源漏極的結(jié)深越來(lái)越淺，需要采用選擇性外延技術(shù)(SEG)以增厚源漏極來(lái)作為后續(xù)硅化反應(yīng)的犧牲層，從而降低串聯(lián)電阻。
4、應(yīng)變硅外延
在松馳的SiGe層上面外延一層單晶Si，由于Si跟SiGe晶格常數(shù)失配而導(dǎo)致Si單晶層受到下面SiGe層的拉伸應(yīng)力而使得電子的遷移率得到提升，這就使得NMOS在保持器件尺寸不變的情況下飽和電流得到增大，意味著器件響應(yīng)速度的提高。
 

碳化硅外延工藝危險(xiǎn)有害氣體主要有以下幾種：

1、含硅氣源（硅烷、二氯硅烷、三氯硅烷）
碳化硅外延工藝氣體中常用三種含硅氣體源：硅烷SiH4，二氯硅烷SiH2C12，簡(jiǎn)稱(chēng)DCS和三氯硅烷SiHC13，簡(jiǎn)稱(chēng)TCS。硅烷是硅與氫的化合物，化學(xué)式為SiH4，又被稱(chēng)作甲硅烷或四氫化硅，通常狀況下處于晶體狀態(tài)，具有揮發(fā)性，其揮發(fā)蒸氣屬于可燃易爆氣體。二氯硅烷易燃，有毒，對(duì)上下呼吸道、皮膚和眼睛有腐蝕性和刺激性，可引起肺炎或肺水腫，眼接觸可致灼傷，導(dǎo)致失明。三氯硅烷易燃，對(duì)眼和呼吸道粘膜有強(qiáng)烈刺激作用，高濃度下，引起角膜混濁、呼吸道炎癥，甚至肺水腫，并可伴有頭昏、頭痛、乏力、惡心、嘔吐、心慌等癥狀。
2、刻蝕氣（氯化氫）
碳化硅外延工藝還需要用到刻蝕性氣體氯化氫HCl。氯化氫是無(wú)色有刺激性氣味的氣體，分子式為HCL，一般為鹽酸揮發(fā)的蒸氣，屬于對(duì)人體有毒有害的氣體，長(zhǎng)期吸入或短期吸入較高濃度時(shí)，會(huì)損害人體呼吸系統(tǒng)，引發(fā)肺炎、肺水腫等病癥，情況嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)＜吧?br />3、載氣（氫氣H2）
碳化硅外延工藝反應(yīng)中的載氣一般選用氫氣H2。氫氣，是一種可燃易爆氣體，化學(xué)式為H2，爆炸極限為4.0%~75.6%VOL，和氟氣、氯氣、氧氣、一氧化碳以及空氣混合均有爆炸的危險(xiǎn)。由于氫氣比空氣輕，在室內(nèi)使用和儲(chǔ)存時(shí)，漏氣上升滯留屋頂不易排出，遇火源即會(huì)引起爆炸。
4、其他氣體（鍺烷、甲基硅烷）
碳化硅外延工藝某些特殊外延工藝中還要用到含Ge和C的氣體鍺烷GeH4和甲基硅烷SiH3CH3。鍺烷在常溫常壓狀態(tài)下是一種無(wú)色氣體，又稱(chēng)作甲鍺烷、四氫化鍺，化學(xué)式為GeH4，屬于對(duì)人體有毒有害的氣體，職業(yè)接觸限值PC-TWA為0.6mg/m3，臨界不良健康效應(yīng)為溶血和腎損害。甲基硅烷為極端易燃?xì)怏w，爆炸下限為1.3%VOL，爆炸下限為88.9%VOL，泄漏到空氣中的濃度處于此范圍內(nèi)時(shí)遇明火、電弧、高溫、火花等就會(huì)發(fā)生爆炸。

以采用進(jìn)口高精度氣體傳感器的ERUN-PG51S6固定在線式有毒有害氣體檢測(cè)報(bào)警儀為例，可以同時(shí)檢測(cè)并顯示硅烷、二氯硅烷、三氯硅烷、氯化氫、氫氣、鍺烷、甲基硅烷等有害氣體的濃度值，超標(biāo)聲光報(bào)警，并聯(lián)鎖自動(dòng)控制排氣風(fēng)機(jī)的啟停，測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果可通過(guò)分線制4-20 mA模擬信號(hào)量或總線制RS 485（Modbus RTU）數(shù)字量信號(hào)以及無(wú)線模式傳輸，通過(guò)ERUN-PG36E氣體報(bào)警控制器在值班室實(shí)時(shí)顯示有害氣體的濃度值，并相應(yīng)的觸發(fā)報(bào)警動(dòng)作。

碳化硅外延工藝有害氣體檢測(cè)報(bào)警儀技術(shù)參數(shù)：
產(chǎn)品型號(hào)：ERUN-PG51S6
檢測(cè)氣體：硅烷、二氯硅烷、三氯硅烷、氯化氫、氫氣、鍺烷、甲基硅烷等
量程范圍：0～1、10、100、1000、5000、50000ppm、100%LEL、20%、50%、100%Vol可選，其他量程可訂制
分 辨 率：0.001ppm（0-10ppm高精度）/0.01ppm（0～10 ppm）；0.01ppm（0～100 ppm），0.1ppm（0～1000 ppm），1ppm（0～5000 ppm以上）； 0.1%LEL；0.01%、0.001%Vol
方法原理：電化學(xué)、催化燃燒、紅外、半導(dǎo)體、PID光離子等可選
精度誤差：≤±2%F.S.（更高精度可訂制）
顯示方式：報(bào)警器2.5寸彩屏現(xiàn)場(chǎng)顯示濃度值；控制器主機(jī)9寸彩屏值班室顯示濃度值
報(bào)警方式：現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警，值班室聲光報(bào)警
數(shù)據(jù)傳輸：4-20mA、RS485，可選無(wú)線傳輸
防護(hù)功能：IP66級(jí)防水防塵
防爆功能：隔爆型，Ex d ⅡC T6 Gb級(jí)防爆

以上就是關(guān)于硅片外延工藝危險(xiǎn)有害氣體有哪些的相關(guān)介紹，外延工藝是一種薄膜單晶生長(zhǎng)技術(shù)，特指在通入反應(yīng)氣體的高溫爐子中，沿著原有硅基片的晶軸方向，生長(zhǎng)一層導(dǎo)電類(lèi)型、電阻率、厚度和晶格結(jié)構(gòu)完整性都符合要求的新硅單晶層的過(guò)程。但是在整個(gè)碳化硅芯片外延工藝過(guò)程中卻存在著包括硅烷、二氯硅烷、三氯硅烷、氯化氫、氫氣、鍺烷、甲基硅烷等在內(nèi)的危險(xiǎn)有害氣體，為了防止這些碳化硅芯片外延工藝氣體泄漏造成危險(xiǎn)事故，需要在現(xiàn)場(chǎng)安裝使用碳化硅外延生產(chǎn)區(qū)有害氣體報(bào)警器來(lái)實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷連續(xù)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)這些碳化硅芯片外延工藝氣體的濃度值并超標(biāo)報(bào)警自動(dòng)聯(lián)鎖風(fēng)機(jī)電磁閥啟停等功能。