作為LED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出的半導(dǎo)體薄膜，主要作用是增加碳化硅片某些電學特性并消除了許多在晶體生長和其后的晶片加工中所產(chǎn)生的表明缺陷。在進行碳化硅片外延工藝時，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人體有毒有害的氣體。那么硅片外延工藝危險有害氣體有哪些呢？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)場安裝使用碳化硅外延生產(chǎn)區(qū)有害氣體報警器就是為了對這些氣體進行監(jiān)測，以免發(fā)生危險。

外延工藝是指在襯底上生長完全排列有序的單晶體層的工藝。一般來講，外延工藝是在單晶襯底上生長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，LED襯底上的外延生長等。外延為器件設(shè)計者在優(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外延層以防止器件的門鎖效應(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)深越來越淺，需要采用選擇性外延技術(shù)(SEG)以增厚源漏極來作為后續(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，簡稱DCS和三氯硅烷SiHC13，簡稱TCS。硅烷是硅與氫的化合物，化學式為SiH4，又被稱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，對眼和呼吸道粘膜有強烈刺激作用，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，屬于對人體有毒有害的氣體，長期吸入或短期吸入較高濃度時，會損害人體呼吸系統(tǒng)，引發(fā)肺炎、肺水腫等病癥，情況嚴重時甚至會危及生命。
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。由于氫氣比空氣輕，在室內(nèi)使用和儲存時，漏氣上升滯留屋頂不易排出，遇火源即會引起爆炸。
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)下是一種無色氣體，又稱作甲鍺烷、四氫化鍺，化學式為GeH4，屬于對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氣體，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)時遇明火、電弧、高溫、火花等就會發(fā)生爆炸。

以采用進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報警儀為例，可以同時檢測并顯示硅烷、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，超標聲光報警，并聯(lián)鎖自動控制排氣風機的啟停，測量數(shù)據(jù)結(jié)果可通過分線制4-20 mA模擬信號量或總線制RS 485（Modbus RTU）數(shù)字量信號以及無線模式傳輸，通過ERUN-PG36E氣體報警控制器在值班室實時顯示有害氣體的濃度值，并相應(yīng)的觸發(fā)報警動作。

碳化硅外延工藝有害氣體檢測報警儀技術(shù)參數(shù)：
產(chǎn)品型號：ERUN-PG51S6
檢測氣體：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、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：報警器2.5寸彩屏現(xiàn)場顯示濃度值；控制器主機9寸彩屏值班室顯示濃度值
報警方式：現(xiàn)場聲光報警，值班室聲光報警
數(shù)據(jù)傳輸：4-20mA、RS485，可選無線傳輸
防護功能：IP66級防水防塵
防爆功能：隔爆型，Ex d ⅡC T6 Gb級防爆

以上就是關(guān)于硅片外延工藝危險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，生長一層導(dǎo)電類型、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程。但是在整個碳化硅芯片外延工藝過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事故，需要在現(xiàn)場安裝使用碳化硅外延生產(chǎn)區(qū)有害氣體報警器來實現(xiàn)24小時不間斷連續(xù)實時在線監(jiān)測這些碳化硅芯片外延工藝氣體的濃度值并超標報警自動聯(lián)鎖風機電磁閥啟停等功能。