CVD中的硅烷詳解

硅烷（SiH4），是CVD里很常見的一種氣體，在CVD中通常用來(lái)提供硅的來(lái)源，用途很廣泛，我們來(lái)詳細(xì)了解一下。

硅烷的物化性質(zhì)

物理性質(zhì)

在標(biāo)準(zhǔn)條件下，硅烷是一種無(wú)色、具有強(qiáng)烈刺激性，有毒的氣體。硅烷在水中的溶解性較低，但可以與水發(fā)生反應(yīng)。它的密度略低于空氣，沸點(diǎn)約為 -112°C。

化學(xué)性質(zhì)

1. 硅烷是一種非?；钴S的化學(xué)物質(zhì)，容易與氧氣反應(yīng)，尤其是在高溫下。它在空氣中可以自燃，生成硅和水。

2. 硅烷與水接觸時(shí)會(huì)迅速反應(yīng)，生成氧化硅和氫氣。

3. 硅烷在高溫下不穩(wěn)定，容易分解。

為什么硅烷的化學(xué)性質(zhì)如此活潑

這個(gè)需要從其化學(xué)結(jié)構(gòu)與分子間作用力入手進(jìn)行分析。

硅烷（SiH4）中，1個(gè)硅原子與4個(gè)氫原子通過硅-氫（Si-H）相連。由于硅原子相對(duì)較大的原子半徑和較低的電負(fù)性，導(dǎo)致硅烷中的硅-氫（Si-H）鍵較弱。Si-H鍵的鍵能大約在 318-384 kJ/mol 范圍內(nèi)，C-H鍵的鍵能通常在 413 kJ/mol 左右，Si-H鍵能低，意味著化學(xué)鍵更容易斷裂，化學(xué)性質(zhì)越活潑。

SiH4在CVD中的應(yīng)用 非晶硅的沉積

SiH4(g)→Si(s)+2H2(g) SiH4在高溫下分解，形成固態(tài)的硅（Si）和氣態(tài)的氫氣（H2）。

氧化硅與氮化硅的沉積

SiH4(g)+O2(g)→SiO2(s)+2H2(g) 2SiH4(g)+2NH3(g)→2SiNx(s)+5H2(g) 這個(gè)反應(yīng)是PECVD中沉積氧化硅，氮化硅的常見反應(yīng)。

摻雜的介質(zhì)薄膜沉積

SiH4也可與摻雜劑源氣體一起使用，如磷烷（PH3）或硼烷（B2H6），可生產(chǎn)BPSG,PSG等。例如： SiH4+PH3+O2

APCVD/PECVD

300℃-500℃

PSG SiH4+PH3+O2 +B2H6

APCVD/PECVD

300℃-500℃

BPSG

SiC的沉積

硅烷的危險(xiǎn)性

易燃易爆：硅烷在接觸空氣時(shí)容易自燃，與空氣或其他氧化劑混合時(shí)，容易發(fā)生爆炸。與水反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生氫氣，也增加了爆炸風(fēng)險(xiǎn)。 不燃濃度：當(dāng)硅烷濃度小于1%時(shí)，一般不會(huì)發(fā)生燃燒。 自燃濃度：硅烷濃度大于3%時(shí)，有自燃的危險(xiǎn)。 可能燃燒的濃度范圍：在1%到3%之間，硅烷可能會(huì)燃燒，具體取決于環(huán)境條件。

對(duì)身體的危害

1. 長(zhǎng)期大量接觸會(huì)刺激呼吸道、頭痛、惡心、咳嗽、呼吸困難，導(dǎo)致窒息 2.接觸眼睛會(huì)造成嚴(yán)重的眼損傷 3. 與皮膚接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生明顯的刺激和凍傷

硅烷的安全防范

1. 在處理硅烷時(shí)，確保氣體濃度維持在安全范圍內(nèi)。 2. 在使用硅烷的環(huán)境中需要良好的通風(fēng)，以防止氣體積聚。 3. 使用適當(dāng)?shù)陌踩O(shè)備，如氣體檢測(cè)儀器、防火和防爆設(shè)備。 4. 操作人員應(yīng)佩戴合適的個(gè)人防護(hù)裝備

審核編輯：黃飛