硅烷（气）

6.2.1　硅烷（气）

硅烷是制作非晶硅和SiN，SiO的反应气体，其分子量为32.118；熔点（101.325kPa）为-185.0℃；沸点（101.325kPa）为-111.5℃；液体密度（-185℃）为711kg·m^-3；气体密度（0℃，100kPa）为1.42kg·m^-3；比容（21.1℃，101.325kPa）为0.751 8m³·（kg）^-1；临界温度为-3.4℃；蒸气压（-163℃）为1.33kPa，（-60℃）为1 040kPa，（-10℃）为4 150kPa；黏度（101.325kPa，0℃）为0.010 8mPa·s；爆炸界限为0.8%～98%；火灾危险度为大。

硅烷在常温常压下为具有恶臭的无色气体；在室温下能着火，在空气或卤素气体中发生爆炸性燃烧；即使用其他气体稀释，如果浓度不够低，仍能自燃。硅烷在氩气中含2%、氮气中含2.5%、氢气中含1%时，它仍能着火。硅烷浓度在小于1%时不燃，大于3%时自燃，1%～3%时可能燃烧。在氧气中燃烧的反应为

SiH₄＋2O₂→SiO₂＋2H₂O。

燃烧产物为粉状氧化硅和水。

硅烷是强还原剂，能与重金属卤化物激烈反应，与氯、溴发生爆炸性反应，与四氯化碳激烈反应。因此，对硅烷不能使用氟利昂灭火剂。硅烷不溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿和四氯化硅，不与润滑油、脂肪反应；对几乎所有的金属无腐蚀性。有时，玻璃中的碱成分也能分解硅烷。溶解在二硫化碳中的硅烷遇到空气也可发生爆炸。

依据硅烷在化学品安全技术说明书（material safety data sheets，MSDS）的资料，硅烷的致死半浓度（LC50）为9 600ppm（4h），美国政府工业卫生学家会议（American conference of governmental industrial hygienists，ACGIH）明确规定在每天工作8h或一周工作40h的情况下，连续工作而不影响工作人员身体健康的硅烷气体临界浓度值（threshold limit value，TLV）为0.05ppm。实际上，在作业环境中的允许浓度是采用5ppm的基准测定的。在低浓度混合气体状况下，由于其泄漏在空气中有一定的稳定性，因此建议推荐使用硅烷气体检测器。在高浓度纯气体状况下，因其泄漏可能燃烧生成大量的二氧化硅（SiO₂）粉尘，因此可以推荐采用硅烷＋二氧化硅（SiH4＋SiO₂）复合型的气体检测器和紫外/红外（UV/IR）检测器。

空气中允许的硅烷浓度为0.5ppm；一级报警浓度为0.30ppm；二级报警浓度为0.60ppm。听到报警，工作人员必须迅速撤离现场。

在TFT制造中采用的是高纯度的硅烷，对一氧化碳、二氧化碳、甲烷和水的含量都要求小于0.1ppm。对氮气和氧气＋氩气的含量也要小于1ppm。见表6.2。

表6.2　TFT工艺用硅烷（气）对杂质含量的要求