Безопасность труда при получении полупроводниковых структур.

Полупроводниковые структуры получают диффузией, эпитаксией, напылением, ионным легированием, лазерным скрайбированием.

Диффузия примесей необходима для получения п.п. кристалла с определенными электрофизическими свойствами.

Используют три способа диффузионного процесса:

1 – в открытой трубе в атмосфере инертного газа

В кварцевой трубе создают специальными печами 2 зоны с разной температурой, в зоне с меньшей температурой находится тигель с диффузантом, в зоне с большей температурой – лодочка с п.п.п.. Через трубу в направлении от диффузанта к пластинам пропускают инертный газ, который захватывает пары диффузанта и переносит их к п.п.п.

На воздухе.

Проводят в однозонных печах на пластинах, предварительно прошедших диффузионную загонку примеси в открытой трубе или с нанесенным на их слоем стеклообразного диффузанта.

3 – в запаянной кварцевой ампуле.

П.П.П. помещают вместе с определенным количеством диффузанта внутрь ампул, откачивают из них воздух и герметично запаивают, после чего помещают в однозонные печи с определенной температурой.

Диффузантами служат различные вещества:

· Твердые (бор, алюминий, галлий, мышьяк, сурьма…)

· Жидкие (треххлористый фосфор, бор, мышьяк, галлий, хлорокись фосфора…)

· Газообразные (диборан, фосфин, арсин, стибин…)

Наибольшую опасность для оператора представляют жидкие и газообразные диффузанты, которые могут испаряться и попадать в атмосферу рабочего помещения.

Из жидких диффузантов наиболее опасен хлорокись фосфора. Она ядовита и вызывает раздражение слизистой оболочки, боль в глазах, сухой кашель, слабость и сердечные расстройства. Действие на кожу вызывает ожоги. ПДК<0,001мг/м³.

Газообразные диффузанты: диборан, фосфин, арсин, стибин являются сильными ядами, которые действуют на нервную систему, кровеносные сосуды, органы дыхания, почки, нарушают обмен веществ. ПДК<0,05мг/м³.

При работе с ними необходимо наличие вытяжной вентиляции, герметичной системы трубопроводов, постоянный контроль концентрации вредных веществ в атмосфере рабочих помещений с помощью индикаторной бумаги. Запрещается принимать пищу на рабочих местах. Диффузионные печи должны быть оборудованы местными вытяжными устойствами. Выброс гидридов в атмосферу может производиться только через поглотитель.

Все работающие должны быть обеспечены промышленными противогазами соответствующей марки.

Эпитаксия процесс осаждения монокристаллических п.п пленок на монокристаллические пластины. При эпитаксии опасными для работающих являются: токсичные химические вещества, нагреватели ТВЧ и пожаро – взрывоопасные материалы.

Установки эпитаксиального наращивания оборудуют индивидуальными местными вытяжными системами.

Перед началом работы все системы газораспределения проверяют на герметичность во избежании подсоса воздуха в рабочую камеру или утечки водорода из газовых коммуникаций, т.к. в случае подсоса воздуха в реактор или утечки водорода может произойти взрыв из-за образования взрывоопасной смеси.

Высокочастотный генератор экранируют, а токоведущие части нагревательного индуктора ограждают специальными защитными устойствами. Необходимо правильно размещать, устанавливать и пользоваться в процессе работы болонами с газами и газовыми смесями; выполнять меры предосторожности при работе на водородных печах.

При утечке хлористого водорода из газовых коммуникаций все вентили должны быть перекрыты. Устранять неисправность нужно в противогазе и резиновых перчатках. Проверять герметичность с помощью аммиака.

При напылении на электронно-лучевых установках источниками опасности являются:

· Высокое напряжение

· Рентгеновское, световое и ультрафиолетовое излучение

· Движущие части вакуумных насосов, шум насосов

· Газы от действия электронного луча на обрабатываемый материал.

К наладке и эксплуатации ЭЛУ можно допускать только лиц, сдавших экзамены по ТБ при работе на оборудовании с напряжением свыше 1000В.

Должны быть ограждения и блокировка снятия напряжения при открывании крышек и кожухов, блокировка вакуумных систем. Защиту от рентгеновского излучения следует проводить по всем правилам эксплуатации рентгенкабинетов.

Световое и ультрафиолетовое излучения необходимо ослаблять светофильтрами или защитными очками.

Движущиеся части форвакуумного насоса должны иметь охранное ограждение с блокировкой.

Смотровые окна должны быть снабжены свинцовыми стеклами с соответствующей системой светофильтров.

Ионное легирование позволяет создать в объеме п.п.п. активные и пассивные локальные участки.

При работе на установках ионного легирования опасность представляет высокое напряжение 50-100)кВ. Весь комплекс оборудования должен иметь ограждение не ниже 2,5м. Должна быть предусмотрена одна дверь, имеющая механическую и электрическую блокировки.

Обслуживающий персонал должен иметь квалификационную группу по электробезопасности не ниже 3, знать электрические и вакуумные системы, иметь исправные СИЗ (диэлектрические боты, перчатки, коврики, съемники остаточного заряда) и противопожарной защиты.

Перед включением высокого напряжения необходимо проверить состояние механической и электрической блокировок, удалить людей из высоковольтного блока и закрыть дверь. Вакуумное оборудование должно быть снабжено независимыми цепями электропитания, защиты и сигнализации. Ежедневно перед включением высокого напряжения следует проверить контакты заземлителя и ежемесячно протирать высоковольтные изоляторы трансформаторов.

При работе с оптическими квантовыми генераторами (лазерное скрайбирование, микрофрезирование, сварка с помощью луча ОКГ оптических квантовых генераторов) основным очагом опасности является световой луч т.к. прямое попадание луча в глаз оператора приводит к поражению сетчатой оболочки. Зеркальное отражение луча также опасно, как и прямое его действие. Необходимо проводить экранирование луча металлическими заслонками. В жидкостных ОКГ опасность представляют агрессивные и токсичные жидкости, поэтому необходимо следить за исправностью систем трубопроводов при эксплуатации установок ОКГ.

При проведении резки, сверления, микрофрезирования, сварки с использованием ОКГ воздушная среда загрязняется аэрозолями обрабатываемых материалов, воздух загрязняется окисью углерода, озона, окислами азота, бромом, хлором и другими вредными веществами. Необходима вытяжная вентиляция. Перед началом работы необходимо осмотреть защитные ограждения, заземление, проверить токоведущие части и оптическую систему.

Контрольные вопросы.

· Какие правила безопасности необходимо выполнять при работе на диффузионных установках.

· Назовите основные способы проведения диффузии.

· Какие вещества являются диффузантами.

· Назовите свойства вредных веществ, используемых при диффузии.

· В чем состоит опасность для оператора при работе с дибораном, фосфином, арсином, стибином.

· Какие вредные вещества используют при эпитаксиальном процессе.

· Какие требования безопасности труда надо выполнять при получении эпитаксиальных пленок.

· Каким устройством оборудуют установки эпитаксиального наращивания.

· Каким газом проверяют герметичность газовых коммуникаций.

· Какие требования предъявляются к оборудованию при проведении процессов диффузии и эпитаксии.

· Какие виды опасности могут быть при работе на электронно-лучевых установка.

· Назовите основные участки электрооборудования для ионного легирования, которые могут быть опасными.

· С какой квалификационной группой по электробезопасности допускаются к работе на установках ионного легирования

· Перечислите СИЗ.

· Что является основным очагом опасности при работе с ОКГ.