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

硅烷的物化性質

物理性質

在標準條件下，硅烷是一種無色、具有強烈刺激性，有毒的氣體。硅烷在水中的溶解性較低，但可以與水發生反應。它的密度略低于空氣，沸點約為 -112°C。

化學性質

1. 硅烷是一種非常活躍的化學物質，容易與氧氣反應，尤其是在高溫下。它在空氣中可以自燃，生成硅和水。

2. 硅烷與水接觸時會迅速反應，生成氧化硅和氫氣。

3. 硅烷在高溫下不穩定，容易分解。

為什么硅烷的化學性質如此活潑

這個需要從其化學結構與分子間作用力入手進行分析。

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

SiH4在CVD中的應用 非晶硅的沉積

SiH4(g)→Si(s)+2H2(g) SiH4在高溫下分解，形成固態的硅（Si）和氣態的氫氣（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) 這個反應是PECVD中沉積氧化硅，氮化硅的常見反應。

摻雜的介質薄膜沉積

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

硅烷的危險性

易燃易爆：硅烷在接觸空氣時容易自燃，與空氣或其他氧化劑混合時，容易發生爆炸。與水反應時產生氫氣，也增加了爆炸風險。 不燃濃度：當硅烷濃度小于1%時，一般不會發生燃燒。 自燃濃度：硅烷濃度大于3%時，有自燃的危險。 可能燃燒的濃度范圍：在1%到3%之間，硅烷可能會燃燒，具體取決于環境條件。

對身體的危害

1. 長期大量接觸會刺激呼吸道、頭痛、惡心、咳嗽、呼吸困難，導致窒息 2.接觸眼睛會造成嚴重的眼損傷 3. 與皮膚接觸時會產生明顯的刺激和凍傷

硅烷的安全防范

1. 在處理硅烷時，確保氣體濃度維持在安全范圍內。 2. 在使用硅烷的環境中需要良好的通風，以防止氣體積聚。 3. 使用適當的安全設備，如氣體檢測儀器、防火和防爆設備。 4. 操作人員應佩戴合適的個人防護裝備

審核編輯：黃飛