作為氧化硅薄膜成型的重要工藝方法之一，硅熱氧化工藝是將單質(zhì)硅在高溫下與氧氣或水蒸氣等含氧化性質(zhì)的氣體進(jìn)行氧化反應(yīng)生成二氧化硅的過程，最終會在硅片表面形成一層致密的薄膜，為后續(xù)光刻工藝做準(zhǔn)備。那么硅熱氧化工藝危險有害氣體有哪些呢？一般而言，主要包括氧氣O2和氫氣H2以及滲氯氧化所使用的氯化氫HCL和DCE二氯乙烯C2H2Cl2等，而在現(xiàn)場安裝使用單晶硅氧化工段有害氣體報警器就是為了對這些危險有害氣體進(jìn)行監(jiān)測，以免發(fā)生危險。 硅熱氧化工藝是將硅片置于用石英玻璃制成的反應(yīng)管中，反應(yīng)管用電阻絲加熱爐加熱一定溫度(常用的溫度為900～1200℃，在特殊條件下可降到600℃以下)，氧氣或水汽通過反應(yīng)管（典型的氣流速度為1厘米/秒）時，在硅片表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終生成二氧化硅薄膜。按所用的氧化氣的不同，主要可以分為干氧氧化、水汽氧化、濕氧氧化和摻氯氧化這幾種工藝類型。

單晶硅氧化工段硅熱氧化工藝主要類型：
1、干氧氧化
干氧氧化化學(xué)反應(yīng)式為 Si+ O2 = SiO2；反應(yīng)氣體中的氧分子以擴散的方式穿過已經(jīng)形成的氧化層，到達(dá)二氧化硅-硅界面，與硅發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)一步生成二氧化硅層。干氧氧化制備的二氧化硅結(jié)構(gòu)致密，厚度均勻，對于注人和擴散的掩蔽能力強，工藝重復(fù)性強，其缺點是生長速率較慢。這種方法一般用于高質(zhì)量的氧化，如柵介質(zhì)氧化、薄緩沖層氧化，或者在厚層氧化時用于起始氧化和終止氧化。
2、水汽氧化
水汽氧化化學(xué)反應(yīng)式：2H2O+Si = SiO2+2H2；水汽氧化生長速率快，但結(jié)構(gòu)疏松，掩蔽能力差，有較多缺陷。對光刻膠的粘附性較差，所以一般不太推薦使用。
3、濕氧氧化
濕氧氧化化學(xué)反應(yīng)式為H20(水汽) + Si= SiO2 +2H2;在濕氧工藝中，可在氧氣中直接攜帶水汽，也可以通過氫氣和氧氣反應(yīng)得到水汽，通過調(diào)節(jié)氫氣或水汽與氧氣的分壓比改變氧化速率。注意，為了確保安全，氫氣與氧氣的比例不得超過1.88: 1。濕氧氧化由于反應(yīng)氣體中同時存在氧氣和水汽，而水汽在高溫下將分解為氧化氫 (HO)，氧化氫在氧化硅中的擴散速率比氧快得多，所以濕氧氧化速率比干氧氧化速率高約一個數(shù)量級。
4、摻氯氧化
除了傳統(tǒng)的干氧氧化和濕氧氧化，還可在氧氣中摻入含氯氣體，如氯化氫(HCL)、二氯乙烯 DCE(C2H2CI2) 或其衍生物，使氧化速率及氧化層質(zhì)量均得到提高。氧化速率提高的主要原因是，摻氯氧化時，不僅反應(yīng)產(chǎn)物中含有可加速氧化的水汽，而且氯積累在 Si-SiO2界面附近，在有氧的情況下，氯硅化物易轉(zhuǎn)變成氧化硅，可催化氧化。氧化層質(zhì)量改善的主要原因是，氧化層中的氯原子可以鈍化鈉離子的活性，從而減少因設(shè)備、工藝原材料的鈉離子沾污而引入的氧化缺陷。因此，多數(shù)干氧氧化工藝中都有摻氯行為。

單晶硅氧化工段硅熱氧化工藝主要危險有害氣體：
1、氧氣
氧氣作為空氣中的主要氣體之一，在常溫常壓狀態(tài)下是一種無色無味的氣體，正常情況下在海平面附近的氧氣占空氣含量的比重達(dá)到了約20.9%VOL。以人體安全為基準(zhǔn)，氧氣濃度值最小不得低于19.5%VOL，低于此濃度環(huán)境中的氧氣濃度含量就處于欠氧狀態(tài)，對人體健康不利；而氧氣濃度的正常最大濃度不得超過23.5%VOL，高于此濃度值即為富氧狀態(tài)，長期處于過氧狀態(tài)下同樣對人體是不利的，情況嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致死亡。
2、氫氣
氫氣在常溫常壓狀態(tài)下是一種無色無味極易燃燒且難溶于水的氣體，氫氣是發(fā)生爐中煤炭和水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的主要氣體之一，在整個煤制氫裝置區(qū)內(nèi)氫氣的平均濃度值要明顯高于正常環(huán)境中的H2濃度水平。氫氣屬于極易發(fā)生燃爆的氣體，爆炸極限為4%~75.6%VOL，水煤氣制氫裝置區(qū)內(nèi)環(huán)境空氣中的的氫氣濃度值處于此范圍內(nèi)時遇明火、電弧、火花、高溫等就會發(fā)生爆炸。
3、氯化氫
氯化氫對人體的危害主要是刺激性和腐蝕性，氣態(tài)氯化氫刺激黏膜，可產(chǎn)生鼻中隔潰瘍，刺激眼睛，引起結(jié)膜炎和淺表性角膜炎；皮膚刺激會引起暫時的刺激和炎癥。氯化氫的職業(yè)接觸限值MAC為7.5mg/m3，臨界不良健康效應(yīng)為上呼吸道刺激。
4、DCE二氯乙烯
二氯乙烯，又稱作DCE、1,2-二氯乙烯、二氯化乙炔，有順反兩種異構(gòu)體，在常溫常壓狀態(tài)下是一種具有氯仿氣味的無色透明液體，具有一定的揮發(fā)性，其揮發(fā)蒸汽既屬于可燃易爆氣體，同時又屬于對人體有毒有害的氣體。DCE蒸汽的爆炸極限為9.7%~12.8%VOL，環(huán)境空氣中的二氯乙烯蒸汽濃度處于此范圍內(nèi)時，遇明火、電弧、高溫、火花就會發(fā)生爆炸。1,2-二氯乙烯的職業(yè)接觸限值PC-TWA為800mg/m3，臨界不良健康效應(yīng)為中樞神經(jīng)系統(tǒng)損害、眼及上呼吸道刺激。

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報警儀為例，可以同時檢測并顯示氧氣O2、氫氣H2、氯化氫HCL和DCE二氯乙烯C2H2Cl2等氣體的濃度值，超標(biāo)聲光報警，并聯(lián)鎖自動控制排氣風(fēng)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。 單晶硅氧化工段硅熱氧化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：O2、H2、HCL、C2H2Cl2
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)于硅熱氧化工藝危險有害氣體有哪些的相關(guān)介紹，熱氧化形成的二氧化硅薄膜，因其具有優(yōu)越的電絕緣性和工藝的可行性，在集成電路制造工藝中被廣泛采用，其最重要的用途是作為 MOS 器件結(jié)構(gòu)中的柵介質(zhì)，其他用途還包括器件保護和隔離、表面鈍化處理、離子注人掩蔽層、擴散阻擋層、硅與其他材料之間的緩沖層等。但是在單晶硅氧化工段硅熱氧化工藝過程中卻存在氧氣O2、氫氣H2、氯化氫HCL和DCE二氯乙烯C2H2Cl2等危險有害氣體，因此需要在現(xiàn)場安裝使用單晶硅氧化工段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)測這些有害氣體超標(biāo)聲光報警并自動聯(lián)鎖風(fēng)機啟停等功能。