气体安全—气体安全属性分类：“气体危险猛于虎也？ ” ，窒息、有毒、腐蚀、燃爆
发布时间：
2025-11-28
电子特气是半导体、显示面板等电子制造业关键工艺的核心介质，具有超高纯度（通常达 5N 至 9N 级别）和高危险性的双重特征，多数气体兼具多种危害属性。根据其主要危险类型，可划分为窒息性、易燃易爆性、有毒性和腐蚀性四类，以下为具体分类、归集及典型气体介绍。
一、窒息性电子特气
此类气体通过取代空气中的氧气导致环境缺氧，多数为惰性气体，无嗅无味且毒性极低，但高浓度下会快速引发窒息风险，当空气中氧含量低于 12% 时可致命。根据气体属性可归集为惰性气体、含氟窒息性气体及其他窒息性气体三类。
1. 惰性气体（稀有气体及氮气）
氮气（N₂）：最常用的载气与保护气，广泛用于工艺吹扫和腔室隔离。
氩气（Ar）：在沉积和退火工艺中用作保护气，液态时兼具深冷危害。
氦气（He）：用于光刻机冷却和系统检漏，纯度要求极高。
氖气（Ne）：激光混合气成分，用于光刻机光源系统。
氪气（Kr）：与氖、氩组成激光混合气，适配高端光刻工艺。
氙气（Xe）：特殊沉积工艺的辅助气体，稀有且高价值。
2. 含氟窒息性气体
六氟化硫（SF₆）：刻蚀工艺常用气体，同时具有强温室效应。
八氟环丁烷（C₄F₈）：干法刻蚀中的关键气体，属于含氟惰性气体。
四氟化碳（CF₄）：用于硅和二氧化硅刻蚀，兼具窒息与温室效应属性。
六氟乙烷（C₂F₆）：腔室清洁专用气体，温室效应潜能值极高。
三氟甲烷（CHF3）：干法刻蚀中的关键气体，属于含氟惰性气体。
3. 其他窒息性气体
二氧化碳（CO₂）：部分清洗工艺的辅助气体，高浓度下引发窒息。
一氧化二氮（N₂O）：薄膜沉积辅助气体，高浓度时窒息风险显著。
二、易燃易爆性电子特气
这类气体燃点低、爆炸极限宽，部分可与空气直接接触自燃，泄漏后遇明火或高温极易引发燃烧爆炸。根据化学结构可归集为氢气、碳氢化合物、碳氢卤素化合物、硅烷及其衍生物、磷烷、砷烷六类。
1. 氢气
氢气（H₂）：退火工艺的反应气体，燃烧极限 4.0% 至 75%，易扩散且激发能源要求低。
2. 碳氢化合物
甲烷（CH₄）：薄膜沉积的碳源气体，与空气混合遇火花即爆炸。
乙炔（C₂H₂）：部分有机膜沉积的原料，爆炸极限 2.5% 至 82%，危险性极高。
乙烷（C₂H₆）：用于制备含碳薄膜，高浓度时兼具窒息与燃爆风险。
丙烷（C₃H₈）：有机合成辅助气体，气体比空气重，易在低洼处积聚引爆。
乙烯（C₂H₄）：用于生长碳基薄膜，燃烧速度快且火焰温度高。
丙烯（C₃H₆）：先进封装工艺中的有机源气体，爆炸极限 2.4% 至 10.3%。
3. 碳氢卤素化合物
一氟甲烷（CH₃F）：刻蚀工艺常用气体，易燃且高温分解产生剧毒氟化氢。
一氯甲烷（CH₃Cl）：薄膜沉积辅助气体，爆炸极限 8.1% 至 17.2%，遇热生成光气。
氯乙烷（C₂H₅Cl）：有机刻蚀的稀释气体，兼具易燃性与弱毒性。
氟乙烷（C₂H₅F）：低温沉积工艺气体，燃烧产物含腐蚀性氟化物。
1,1 - 二氟乙烷（C₂H₄F₂）：光刻胶剥离辅助气体，易燃且需低温存储。
4. （甲、乙）硅烷及其衍生物
硅烷（SiH₄）：沉积工艺核心反应源，可燃范围 1.4% 至 96%，遇空气可自燃。
二氯硅烷（SiH₂Cl₂）：沉积工艺气体，遇水水解产生氢气，增加燃爆风险。
三氯硅烷（SiHCl₃）：多晶硅沉积原料，遇空气即燃烧并产生氯化氢。
四氯化硅（SiCl₄）：外延生长工艺气体，遇水剧烈反应并伴随燃烧风险。
5. 磷烷、砷烷、锗烷、硼烷（在空气中极易自燃）
磷化氢（PH₃）：离子注入的磷源气体，自燃点 100℃，兼具剧毒属性。
砷化氢（AsH₃）：离子注入的砷源气体，剧毒且易燃，少量吸入即可致命。
锗烷（GeH₄）：锗基薄膜沉积源，自燃性与毒性并存。
乙硼烷（B₂H₆）：除自燃外，吸入可导致胸闷、肺水肿等中毒症状。
三、有毒性电子特气
此类气体多为PPM 级毒性，通过呼吸道或皮肤接触侵入人体，可造成急性中毒或慢性损伤，部分毒性堪比剧毒化学品。根据毒性机制可归集为金属 / 非金属氢化物、卤素及卤化物、氮氧化物及其他有毒气体四类。
1. 金属 / 非金属氢化物
砷化氢（AsH₃）：导致溶血性贫血，0.05ppm 即为环境允许浓度上限。
磷化氢（PH₃）：损害呼吸系统，LC50 为 PPM 级，兼具自燃性。
硒化氢（H₂Se）：半导体掺杂气体，毒性类似硫化氢，引发神经系统损伤。
锑烷（SbH₃）：MOVPE 工艺常用气体，毒性强于砷烷，导致严重溶血反应。
碲化氢（H₂Te）：薄膜沉积气体，吸入后引发肺水肿及肝损伤。
乙硼烷（B₂H₆）：除自燃外，吸入可导致胸闷、肺水肿等中毒症状。
2. 卤素及卤化物
氟气（F2）、氯气（Cl₂）：金属刻蚀常用气体，剧毒且具强腐蚀性，损害黏膜组织。
三氟化氯（ClF₃）：强氧化性剧毒气体，对人体组织和设备均有强破坏性。
四氟化硫（SF₄）：SF₆分解产物，毒性与光气相当，对肺部有强烈侵害作用。
六氟化钨（WF₆）：金属钨沉积源，毒性强且遇水产生腐蚀性物质。
氟化氢（HF）：强酸性有毒气体，可穿透皮肤损伤骨骼，兼具腐蚀性。
氯化氢（HCl）：高浓度时具有毒性，刺激呼吸道并引发化学性肺炎。
3. 氮氧化物
一氧化氮（NO）：刻蚀副产物，与血红蛋白结合能力强于一氧化碳。
二氧化氮（NO₂）：刺激性极强，短期接触即可引发肺水肿。
四氧化二氮（N₂O₄）：离子注入辅助气体，兼具毒性与腐蚀性。
三氧化二氮（N₂O₃）：工艺尾气成分，遇水生成亚硝酸，加剧毒性作用。
4. 其他有毒气体
一氧化碳（CO）：工艺副产物及反应气体，阻碍血液氧运输能力。
氟化亚硫酰（SOF₂）：SF₆分解产物，剧毒且无明显刺激性气味，易致隐蔽中毒。
硫化氢（H2S）、二氟化硫酰（SO₂F₂）：导致肌肉痉挛，中毒后往往迅速死亡。
羰基镍（Ni (CO)₄）：金属沉积前驱体，长期接触引发镍中毒及肺癌风险。
四、腐蚀性电子特气
这类气体多为酸性或碱性，部分遇水生成强腐蚀物质，可直接侵蚀金属设备并灼伤人体组织，对管路材质要求极高（需EP 级不锈钢）。根据腐蚀类型可归集为酸性腐蚀气体、碱性腐蚀气体、水解性腐蚀气体三类。
1. 酸性腐蚀气体
氯化氢（HCl）：酸性腐蚀气体，用于硅片清洗和蚀刻，刺激呼吸道。
氟化氢（HF）：强酸性气体，蚀刻工艺核心原料，腐蚀玻璃及金属。
溴化氢（HBr）：金属层蚀刻气体，酸性与腐蚀性均强于氯化氢。
碘化氢（HI）：离子注入工序气体，腐蚀性强且易分解产生碘蒸气。
三氟化硼（BF₃）、三氯化硼（BCl₃）：离子注入、刻蚀和沉积工艺气体，强酸性且腐蚀性强。
三氟化磷（PF3）、五氟化磷（PF₅）：半导体掺杂、刻蚀气体，遇水生成氢氟酸和磷酸。三氯化磷、五氯化磷类似性质。
2. 碱性腐蚀气体
氨气（NH₃）：碱性腐蚀气体，用于氮化硅沉积，刺激黏膜并腐蚀设备。
甲胺（CH₃NH₂）：有机薄膜沉积气体，碱性强于氨气，腐蚀金属及混凝土。
乙胺（C₂H₅NH₂）：光刻胶剥离辅助气体，兼具腐蚀性与易燃性。
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