半导体所用的高纯硅是如何提纯到99999999999的_2

2019-11-05 09:50:20

的精炼（也就是晶圆的制作过程）可以简单分成几个步骤：1.粗炼最开始的硅的存在形势就是沙子。这些沙子都是，因此需要粗炼。粗炼的方式是拿焦炭去烧沙子，化学式为：这时候就得到了纯度不高的。接下来可以用去稍微精炼一下。利用作为催化剂，把转化为，再通入通过化学气相沉积法把转化回。这时候的纯度在99.99%以上。这一步需要注意的是，这里的是多晶硅。多晶硅存在晶格失配和位错，会导致原子未排列在正确的位置上，在晶界存在电荷，这就会产生能带弯曲。那么，自由电子和空穴在传输过程中就会被散射，大大降低了自由载流子的迁移率。这也是这一步中得到的不能投入使用的原因之一。2．继续精炼走到这一步，最常用的办法之一就是提拉法。提拉法的原理图见图1，把熔化的放在石墨坩埚里面，使用感应法加热（热电偶），之后又放在石英容器里，通过纯氢气体作为清洁氛围。再把作为种子的籽晶放在垂直棒的前端，再放入熔化的里面。因为籽晶表面会吸附熔化物，在垂直棒不断缓慢旋转和提拉的过程中（大约是每个小时提拉10cm），可以长出直径比籽晶大得多的体材料晶体。这就是俗称的提拉法。提拉法的巧妙之处之一是，通过轴的旋转控制了温度和几何构性的不均匀性带来的影响，使得不仅有极高的纯度（十亿分之一以下的杂质浓度），还有良好的单晶性。图1：提拉法示意图3.切割圆柱在第2步中获得了圆柱，剩下的工作就比较简单了。把圆柱拿来咔擦切几刀，就能得到片状晶圆了。像集成电路需要的高纯就是晶圆，之后想做啥就可以做啥了。参考书目：《半导体的故事》

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