原文作者：芯片智造

磷化氫（PH?）真是讓人又愛(ài)又恨！PH?是半導(dǎo)體制造中常用的氣體。在離子注入，CVD工序中經(jīng)常會(huì)看到，用途很廣泛。但是PH?又是一種高度危險(xiǎn)的氣體，具有強(qiáng)大的破壞性，那么PH?有什么特別用途讓人們寧愿冒著風(fēng)險(xiǎn)也要使用呢？

什么是磷化氫？ 磷化氫的結(jié)構(gòu)

磷化氫，是化學(xué)中最容易被誤解的化合物，原因是它是具有非極性鍵的極性分子。磷化氫具有中心磷 (P) 原子。它通過(guò)單個(gè)共價(jià)鍵與三個(gè)氫 (H) 原子鍵合。P-H 鍵是非極性的，但是PH?分子具有孤對(duì)電子和彎曲結(jié)構(gòu)，所以分子又是極性的。

物理性質(zhì) 物態(tài)：常態(tài)下磷化氫是一種無(wú)色的氣體。 氣味：純凈的磷化氫（PH?）是無(wú)味的。但是一般會(huì)摻入P2H4。因此聞起來(lái)具有腐魚(yú)或大蒜的臭味。 沸點(diǎn)與熔點(diǎn)：磷化氫的沸點(diǎn)為-87.5℃，熔點(diǎn)為-133.22℃。 密度：相對(duì)于空氣，PH?較輕。

化學(xué)性質(zhì)

易燃：PH?與空氣混合可形成易燃的混合物，具有爆炸風(fēng)險(xiǎn)，能自燃。

毒性：磷化氫有劇毒，吸入后可對(duì)人體造成嚴(yán)重傷害。

與金屬的反應(yīng)：某些金屬在PH?的氛圍下，可能生成相應(yīng)的磷化物。

磷化氫在半導(dǎo)體工藝中的用途 離子注入工序

PH? 是常用的n型摻雜氣體。什么是n型摻雜？硅是四價(jià)元素，每個(gè)硅原子與四個(gè)鄰近的硅原子共享電子形成共價(jià)鍵。當(dāng)將五價(jià)的磷引入到硅晶體中時(shí)，其中一個(gè)價(jià)電子不參與共價(jià)鍵的形成，從而成為自由電子。這個(gè)額外的電子增加了晶體的導(dǎo)電性，這種摻雜方式稱為n型摻雜。PH?分子被分解，產(chǎn)生磷原子，隨后被加速射向硅片表面，使其嵌入到硅片內(nèi)部，從而實(shí)現(xiàn)n型摻雜。

CVD工序：PH?是一個(gè)非常理想的磷源，可用于沉積磷或含磷薄膜，如磷化硅(SiP)。在CVD中同時(shí)引入PH?和硅烷，利用PH?的P與硅烷中的Si，在硅基底上反應(yīng)，形成磷化硅薄膜。

磷化氫的毒性

磷化氫可以通過(guò)呼吸被吸收到體內(nèi)。它會(huì)影響體內(nèi)氧氣的運(yùn)輸或干擾體內(nèi)各種細(xì)胞對(duì)氧氣的利用。短期呼吸接觸磷化氫氣體不應(yīng)超過(guò) 1 ppm。過(guò)度接觸磷化氫氣體會(huì)導(dǎo)致嘔吐、腹瀉、呼吸困難、暈厥以及肺水腫。

對(duì)磷化氫的防護(hù)

使用合適的防毒面具，佩戴護(hù)目鏡。 在處理PH?時(shí)應(yīng)始終在良好通風(fēng)的環(huán)境中工作。 車間里有特定的氣體探測(cè)器來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)PH?的濃度。

處理磷化氫時(shí)，始終要保持警惕，遵循所有的安全操作程序。

編輯：黃飛