离子注入工艺危险有害气体有哪些

作为电子工业中重要的的掺杂技术之一，离子注入工艺主要是离子注入气在100keV电离后射入半导体表面，以实现改变半导体表面材料性能尤其是MOSFET阈值电压的功能。在进行离子注入时，需要使用到掺杂源离子注入气体，而这些掺杂源都属于对人体有毒有害的气体。那么离子注入工艺危险有害气体有哪些呢？一般而言，主要包括三氟化硼BF3、磷化氢PH3、砷化氢AsH3等，而在现场安装使用芯片厂掺杂区有害气体报警器就是为了对这些气体进行监测，以免发生危险。

离子注入是最重要的掺杂方法，掺杂改变晶圆片的电学性能。由于本征硅（即不含杂质的硅单晶）的导电性能很差，只有当硅中加 入适量杂质使其结构和电学性能发生改变后才起到半导体的功能，这个过程被称为掺杂。硅掺杂是 制备半导体器件中 P-N 结的基础，是指将所需杂质原子掺入特定的半导体区域以对衬底基片进行局 部掺杂，改变半导体的电学性质，现已被广泛应用于芯片制造的全过程。

离子注入是一种向衬底中引入可控制数量的杂质，以改变其电学性能的方法。它是一个物理过程，不发生化学反应。离子注入在现代硅片制造过程中有广泛应用，其中最主要的用途是掺杂半导体，离子注入能够重复控制杂质的浓度和深度。

芯片掺杂离子注入工艺的主要优点如下：

1、精确控制杂质含量：能在很大范围内控制注入杂质浓度，从1010到 1017ions/cm2，误差在±2%之间。扩散在高浓度控制杂质含量误差在5%到10%以内，但浓度越小误差越大。
2、很好的杂质均匀性：用扫描的方法控制杂质的均匀性。
3、对杂质穿透深度有很好的控制：通过控制注入过程离子能量，控制杂质的穿透深度，增大了设计的灵活性，如埋层，最大杂质浓度在埋层里，最小浓度在硅片表面。
4、产生单一离子束：质量分离技术产生没有沾污的纯离子束，不同的杂质能够被选出进行注入，高真空保证最少沾污。
5、低温工艺：注入在中等温度（小于125℃）下进行，可以使用不同的光刻掩膜，包括光刻胶。
6、注入的离子能穿过薄膜：杂质可以通过薄膜注入，如氧化物或氮化物，这 就允许MOS晶体管阈值电压调整在生长栅氧化层之后进行，增大了注入的灵活性。
7、无固溶度极限： 注入杂质含量不受硅片固溶度限制。

 

芯片掺杂离子注入工艺危险有害气体主要有以下几种：

1、固态源（BN氮化硼、As2O3三氧化二砷、P2O5五氧化二磷）
BN氮化硼主要用于制造陶瓷、超硬材料等，但其对人体的伤害主要表现为对呼吸系统和皮肤的刺激，长期暴露在BN氮化硼中，可能会导致呼吸道炎症、流感等症状，同时也会对皮肤造成不同程度的刺激和损伤。As2O3三氧化二砷是一种毒性较强的化学物质，长期接触As2O3三氧化二砷会导致慢性中毒，表现为呼吸困难、胸腔积液、消瘦等症状，甚至可导致恶性肿瘤。P2O5五氧化二磷也是一种对人体有潜在危害的化学物质，长期暴露在P2O5五氧化二磷中会对皮肤和眼睛造成刺激和损伤，同时会对呼吸系统造成伤害，引起气道炎症和肺炎等症状。
2、液态源（BBr3三溴化硼、AsCl3三氯化砷、POCl3氯氧化磷）
BBr3三溴化硼主要作为催化剂和有机合成试剂使用，在使用过程中会对皮肤、眼睛和呼吸系统造成刺激和损伤。长期接触或吸入会引起疼痛、红肿、溃疡、呼吸道炎症等，甚至会影响中枢神经系统和造血系统。AsCl3三氯化砷是一种有毒的化学品，长期接触会导致慢性中毒，表现为气管、支气管和肺部疾病，同时可对神经系统、肝脏、肾脏等器官造成损害。POCl3氯氧化磷常用于生产有机磷酸酯等化学品。长期接触会对皮肤、眼睛和呼吸系统造成刺激，同时会使人处于缺氧状态导致呼吸困难、胸痛和嗜睡等症状，甚至可导致窒息和死亡。
3、气态源（B2H6硼乙烷、AsH3砷化氢、PH3磷化氢、BF3三氟化硼）
B2H6硼乙烷是一种剧毒的无色气体，长期接触或吸入B2H6气体会导致中毒，表现为呼吸道刺激、眼睛刺激、胸痛等症状，严重的情况下可导致窒息、心跳骤停和死亡。AsH3砷化氢是一种有毒气体，长期接触或吸入AsH3气体会导致慢性中毒，表现为腹痛、恶心、呕吐、疲劳、贫血等症状，严重的情况下可导致神经系统、肾脏、肝脏等重要器官的损伤。PH3磷化氢也是一种有毒气体，长期接触或吸入PH3气体会导致慢性中毒，表现为腹痛、恶心、呕吐、头晕、昏迷等症状，严重的情况下可导致死亡。BF3三氟化硼是一种强氧化剂，长期接触或吸入BF3气体会导致眼睛、呼吸道、皮肤等部位的刺激和损伤，严重的情况下可导致气道收缩和肺不张。

以采用进口高精度气体传感器的ERUN-PG51S6固定在线式有毒有害气体检测报警仪为例，可以同时检测并显示B2H6硼乙烷、AsH3砷化氢、PH3磷化氢、BF3三氟化硼等有害气体的浓度值，超标声光报警，并联锁自动控制排气风机的启停，测量数据结果可通过分线制4-20 mA模拟信号量或总线制RS 485（Modbus RTU）数字量信号以及无线模式传输，通过ERUN-PG36E气体报警控制器在值班室实时显示有害气体的浓度值，并相应的触发报警动作。

芯片掺杂离子注入工艺有害气体检测报警仪技术参数：
产品型号：ERUN-PG51S6
检测气体：B2H6硼乙烷、AsH3砷化氢、PH3磷化氢、BF3三氟化硼等
量程范围：0～1、10、100、1000、5000、50000ppm、100%LEL、20%、50%、100%Vol可选，其他量程可订制
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：电化学、催化燃烧、红外、半导体、PID光离子等可选
精度误差：≤±2%F.S.（更高精度可订制）
显示方式：报警器2.5寸彩屏现场显示浓度值；控制器主机9寸彩屏值班室显示浓度值
报警方式：现场声光报警，值班室声光报警
数据传输：4-20mA、RS485，可选无线传输
防护功能：IP66级防水防尘
防爆功能：隔爆型，Ex d ⅡC T6 Gb级防爆

以上就是关于离子注入工艺危险有害气体有哪些的相关介绍，在电子工业中，离子注入成为了微电子工艺中的一种重要的掺杂技术，也是控制MOSFET阈值电压的一个重要手段，因此在当代制造大规模集成电路中，可以说是一种必不可少的手段。但是在整个芯片掺杂离子注入工艺过程中却存在着包括B2H6硼乙烷、AsH3砷化氢、PH3磷化氢、BF3三氟化硼等在内的危险有害气体，为了防止这些芯片掺杂离子注入气体泄漏造成危险事故，需要在现场安装使用芯片厂掺杂区有害气体报警器来实现24小时不间断连续实时在线监测这些芯片掺杂离子注入气体的浓度值并超标报警自动联锁风机电磁阀启停等功能。