硅材料基础知识
硅知识点总结框架

硅知识点总结框架全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:硅是一种常见的半导体材料,广泛应用于电子工业中。
在学习硅的知识点时,我们可以按照以下框架进行总结:硅的基本性质、硅的制备方法、硅的应用领域以及硅的未来发展方向。
我们来看硅的基本性质。
硅是周期表中第14元素,化学符号为Si。
它是一种灰白色的固体,具有金属和非金属的特性。
硅是地壳中含量最丰富的元素之一,其化学性质稳定,不容易与其他元素发生化学反应。
硅具有良好的导电性和热导性,是一种优良的半导体材料。
硅的制备方法主要包括自然硅的提取和人工合成两种。
自然硅主要存在于硅酸盐矿物中,通过矿石的精炼和提纯可以得到高纯度的硅。
人工合成硅主要是指通过化学反应将硅源物质转化为硅材料。
目前,工业上主要采用的制备方法是化学气相沉积法和晶体生长法。
硅的应用领域非常广泛,主要包括电子工业、光伏产业、半导体材料等方面。
在电子工业中,硅被广泛应用于集成电路、太阳能电池、电子器件等领域,是现代电子产品的重要组成部分。
硅还可以用于制备硅钢、硅铁合金等工业原材料,广泛应用于冶金、化工等领域。
未来,硅材料在电子工业中的应用前景非常广阔。
随着5G、人工智能等新兴技术的发展,对集成电路和光伏材料的要求越来越高,硅作为优良的半导体材料将在未来得到更广泛的应用。
人们也在不断研究硅材料的改性方法,以提高其性能和应用范围。
第二篇示例:硅知识点总结框架硅是一种非金属元素,化学符号为Si,原子序数为14。
硅在地壳中含量很高,是地壳中第二多的元素。
硅是一种广泛应用的材料,被广泛用于电子工业、建筑领域、制造业等多个领域。
以下是硅知识点的总结框架:一、硅的性质1. 物理性质:硅是一种灰色的晶体,熔点为1414°C,沸点为3265°C。
硅是半导体材料,其导电性介于导体和绝缘体之间。
2. 化学性质:硅是惰性元素,不容易与其他元素反应。
硅可以与氧形成氧化硅,与氢形成硅氢化合物。
二、硅的结构1. 晶体结构:硅以晶体形式存在,常见的晶体结构包括钻石结构、闪锌矿结构等。
单晶硅基础必学知识点

单晶硅基础必学知识点
1. 单晶硅的结晶原理:单晶硅是由纯净的硅材料经过熔融、结晶和拉
延等工艺制备而成的。
在熔融过程中,硅材料先被加热至高温状态,
使其融化成液态硅材料。
然后通过控制温度梯度和晶面的生长方向,
使硅材料首先在液面上形成小晶核,然后沿着晶面的生长方向逐渐生长,最终形成大型的单晶硅。
2. 单晶硅的结构特点:单晶硅具有高度有序的晶格结构,所有晶格点
都具有完全一致的原子排列方式。
单晶硅晶体呈现出透明、均匀的外观,并且具有高度的电子迁移率和较低的电阻率,因此可以作为半导
体材料广泛应用于集成电路、太阳能电池等领域。
3. 单晶硅的生长方法:单晶硅的生长方法主要包括悬浮区域法、坩埚
法和气相沉积法等。
其中,悬浮区域法是最常用的方法,它通过在硅
熔液中引入渐冷区和温度梯度,使硅材料先形成小晶核,然后沿着生
长方向逐渐生长,最终形成单晶硅。
4. 单晶硅的杂质控制:单晶硅作为半导体材料,需要保持高纯度才能
发挥良好的电子特性。
因此,在生长单晶硅的过程中,需要控制和去
除杂质的含量。
常用的方法包括使用高纯度原料、采用化学处理和热
处理等工艺来去除杂质。
5. 单晶硅的应用领域:单晶硅广泛应用于集成电路、太阳能电池、光
电子器件等领域。
在集成电路中,单晶硅被用作制造晶体管和电子器
件的基底材料;在太阳能电池中,单晶硅可用于制造高效率的太阳能
电池组件;在光电子器件中,单晶硅可用于制造光探测器、激光器等。
以上是单晶硅基础知识的一些重要点,希望对你有帮助!。
硅材料基础知识

导体:导体是很容易导电的物质,电阻率约为10-6-10-8Ωcm,绝缘体:极不容易或根本不导电的一类物质。
半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间的一类物质,目前已知的半导体材料有几百种,适合工业化的重要半导体材料有:硅、锗、砷化镓、硫化镉,电阻率介于10-5-1010Ω(少量固体物质如砷、锑、铋,不具备半导体基本特性,叫做半金属。
冶金级硅(工业硅):将自然级自然界的SI02矿石冶炼成元素硅的第一步,冶金级硅分为两类:1、供钢铁工业用的工业硅,硅含量约为75%。
2、供制备半导体硅用,硅含量在99.7%-99.9%,它常用作制备半导体级多晶硅的原料。
多晶硅:1、改良西门子法,2、硅烷法,3、粒状硅法。
改良西门子法:多晶硅生产的西门子工艺,在11000C左右德高纯度硅芯上还原高纯三氯氢硅,生成多晶硅沉积在硅芯上。
过程:1、原料硅破碎;2、筛分(80目)——沸腾氯化制成液态的SIHCL3——粗馏提纯——精馏提纯——氢还原——棒状多晶硅——破碎——洁净分装。
硅烷法:原料破碎——筛分——硅烷生成——沉积多晶硅——棒状多晶——破碎、包装。
单晶硅:硅的单晶体,具有基本完整的点阵结构的晶体,不同的方向具有不同的性质,是一种良好的半导体,纯度要求达到99.9999%甚至达到99.9999999%用于制造半导体器件、太阳能电池等。
区域熔炼法:制备高纯度、高阻单晶的方法。
切克劳斯基法(直拉法):制作大规模集成电路、普通二极管和太阳能电池单晶的使用方法。
硅棒外径滚磨:将单晶滚磨陈完全等径的单晶锭。
硅切片:硅切片是将单晶硅原锭加工成硅圆片的过程(内圆切片机刀口厚度在300-350um,片厚300-400um。
线切机刀口厚度不大于200u,片最薄可达200-250u.).硅磨片:一般是双面磨,用金刚砂作原料,去除厚度在50-100u,用磨片的方法去除硅片表面的划痕,污渍和图形,提高硅片表面平整度。
用内圆切片机加工的硅片一般都需要进行研磨。
半导体硅材料基础知识.1

微秒是10-6秒)。
所谓非平衡载流子是指当半导体中载流子的产生与复合处于平衡状态时,由于受某种外界条件的作用,如受到光线照射时而新增加的电子——空穴对,这部分新增加的载流子叫作非平衡载流子。
对于P型硅而言:新增加的电子叫作非平衡少数载流子;而新增加的空穴叫作非平衡多数载流子。
对于N型硅而言:新增加的空穴叫作非平衡少数载流子;而新增加的电子叫作非平衡多数载流子。
当光照停止后,这些非平衡载流子并不是立即全部消失,而是逐渐被复合而消失,它们存在的平均时间就叫作非平衡载流子的寿命。
非平衡载流子的寿命长短反映了半导体材料的内在质量,如晶体结构的完整性、所含杂质以及缺陷的多少,因为硅晶体的缺陷和杂质往往是非平衡载流子的复合中心。
少子寿命是一个重要的参数,用于高能粒子探测器的FZ硅的电阻率高达上万Ωcm,少子寿命上千微秒;用于IC工业的CZ硅的电阻率一般在5—30Ωcm范围内,少子寿命值多要求在100μs以上;用于晶体管的CZ硅的电阻率一般在30—100Ωcm,少子寿命也在100μs以上;而用于太阳能电池CZ硅片的电阻率在0.5—6Ωcm,少子寿命应≥10μs。
5. 氧化量:指硅材料中氧原子的浓度。
太阳能电池要求硅中氧含量<5×1018原子个数/cm3。
6. 碳含量:指硅材料中碳原子的浓度。
太阳能电池要求硅中碳含量<5×1017原子个数/cm3。
7、晶体缺陷另外:对于IC用硅片而言还要求检测:微缺陷种类及其均匀性;电阻率均匀性;氧、碳含量的均匀性;硅片的总厚度变化TTV;硅片的局部平整度LTV等等参数。
一、我公司在采购中常见的几种硅材料1.Cell:称为电池片,常常是电池片厂家外销的产品,它实际是一个单元电池。
2.Wafer:这通常指的是硅片,可能是圆片,也可能是方片。
圆片包括:硅切片,硅磨片、硅抛光片、图形片、污渍片、缺损片。
3.Ingot:常常指的是单晶硅锭,且是圆柱形的硅锭,也有用指多晶硅铸锭的。
硅材料基础知识

基础课件-硅材料基础知识硅材料基础知识主要内容:一、概述二、硅的结构、分类与来源三、硅的物理性质四、硅的化学性质五、硅的物理参数及测量六、硅的应用及注意事项一、概述硅材料的基础知识,课程包括较多,有固体物理、量子力学、半导体物理、半导体化学、半导体器件工艺、半导体材料等方面的知识;内容较多,如半导体电子状态和能级、载流子的发布、导电性、非平衡载流子、P-N结、金属与半导体的接触、表面理论、光电效应、磁电效压阻效应、异质结等。
这里只介绍半导体材料的最基本的内容。
1、材料按导电性能划分,可分为:导体、绝缘体、半导体三类。
导体——容易导电的材料。
如各种金属、石墨等。
一般的,电阻率<0.2Ω·cm 绝缘体——很难导电的材料。
如橡胶、玻璃、背板、EVA、SiO2、Si3N4等。
一般的,电阻率>20000Ω·cm半导体——介于两者之间的材料。
如Si、Ge、GaAs、ZnO等,它具有一些独特的性质。
注:a、金属靠电子导电,溶液靠离子导电,半导体导电靠电子或空穴导电。
b、空穴就是电子的缺少。
2、半导体材料,按组成结构可分为:元素半导体、化合物半导体、非晶半导体、有机半导体。
3、半导体器件对材料的要求:3.1禁带宽度适中(一般0.5~1.5电子伏,硅是1.08)3.2载流子迁移率高(一般1000~5000cm2/V·s)3.3纯度高3.4电阻率要求可靠、均匀(一般0.001~100000 ,硅本征2.3×105)3.5晶体的完整性二、硅的结构、分类与来源1、硅的原子理论1.1元素周期表中,第三周期、第IVA 族元素,原子序数14,原子量28电子排布1S 22S 22P 63S 23P 2 ,化合价为+4价(+2价)1.2硅有三种同位素28Si :92.21%、29Si :4.70%、30Si :3.09%、1.3晶体结构:金刚石结构(正四面体),原子间以共价键结合。
有机硅材料小知识

有机硅材料及其产品简介成都硅宝科技实业有限责任公司技术部1 综述1.1 硅的存在硅,元素符号Si,在元素周期表中是第三周期第IV主族元素,原子序数为14,平均相对原子质量为28.086,原子半径为0.040nm。
硅,在地壳中含量位居第二位,约占地壳组成的27.6%。
但并不是以单质硅存在,而是以硅的氧化物和硅酸盐的形态出现。
硅与氧的化合物二氧化硅(硅石)几乎遍布整个地球,占地壳总质量的87%。
石英、水晶、砂子、花岗石、陶土、云母等,其主要成分都为二氧化硅。
1.2硅酮概述1.2.1硅元素(Silicon)与硅酮(Silicone)硅元素(silicon)与硅酮(silicone),这两个术语乍一看,英语上似乎很相似,但在化学上却是有着严格区分的概念。
Silicon是指以化学符号Si表示的暗灰色金属硅,是一种暗灰色金属性物质。
而今天大部分产业领域必须使用的高功能材料-硅酮(silicone),是一种兼备有机性与无机性的独特的化学材料,是指有机硅化合物(organosilicone)和硅氧烷(Siloxane)相互连接成的聚合体。
追溯这一名称的由来,硅元素学者DENBURG认为,(C2H5)2SiCl2的加水分解脱水生成物具有与酮((C2H5)2C=O )类似的结构-(C2H5)2Si=O,于是将其称为Silico-Ketone,以后的1905年,W.DILTHEY证实脱水生成物是环状(Cyclic)的,Silico-Ketone名称经过简化,变成了『Silicone』,成为硅酮化合物的统称,这一术语就此制定并被广泛使用。
1.2.2硅元素和碳元素硅酮的分子骨架由硅元素(Si)和氧元素(O)构成,在这一点上,与以碳元素(C)为主骨架的一般合成高分子有着本质的不同。
0.77相比, 1.17,2 硅酮产品的性能及应用2.1 硅酮产品通常所说的硅酮产品,是指聚硅氧烷和硅烷而言,英文名为Silicone。
有机硅产品有四大类:一、Silicone oil 硅油,二、Silicone resin 硅树脂,三、Silicone rubber 硅橡胶,四、硅烷2.2 硅酮的化学结构2.2.1 硅油Polydimethylsiloxane (PDMS)OH-terminatedpolydimethylsiloxaneVinyl-terminatedpolydimethylsiloxane硅酮油为了物性的改善和重整,存在多种变性结构,但代表性的物质是上述分子。
基础知识硅材料

基础知识硅材料硅是重要的半导体材料,化学元素符号Si,电子工业上使用的硅应具有高纯度和优良的电学和机械等性能。
硅是产量最大、应用最广的半导体材料,它的产量和用量标志着一个国家的电子工业水平。
在研究和生产中,硅材料与硅器件相互促进。
在第二次世界大战中,开始用硅制作雷达的高频晶体检波器。
所用的硅纯度很低又非单晶体。
1950年制出第一只硅晶体管,提高了人们制备优质硅单晶的兴趣。
1952年用直拉法(CZ)培育硅单晶成功。
1953年又研究出无坩埚区域熔化法(FZ),既可进行物理提纯又能拉制单晶。
1955年开始采用锌还原四氯化硅法生产纯硅,但不能满足制造晶体管的要求。
1956年研究成功氢还原三氯氢硅法。
对硅中微量杂质又经过一段时间的探索后,氢还原三氯氢硅法成为一种主要的方法。
到1960年,用这种方法进行工业生产已具规模。
硅整流器与硅闸流管的问世促使硅材料的生产一跃而居半导体材料的首位。
60年代硅外延生长单晶技术和硅平面工艺的出现,不但使硅晶体管制造技术趋于成熟,而且促使集成电路迅速发展。
80年代初全世界多晶硅产量已达2500吨。
硅还是有前途的太阳电池材料之一。
用多晶硅制造太阳电池的技术已经成熟;无定形非晶硅膜的研究进展迅速;非晶硅太阳电池开始进入市场。
化学成分硅是元素半导体。
电活性杂质磷和硼在合格半导体和多晶硅中应分别低于0.4ppb和0.1ppb。
拉制单晶时要掺入一定量的电活性杂质,以获得所要求的导电类型和电阻率。
重金属铜、金、铁等和非金属碳都是极有害的杂质,它们的存在会使PN结性能变坏。
硅中碳含量较高,低于1ppm者可认为是低碳单晶。
碳含量超过3ppm时其有害作用已较显著。
硅中氧含量甚高。
氧的存在有益也有害。
直拉硅单晶氧含量在5~40ppm范围内;区熔硅单晶氧含量可低于1ppm。
硅的性质硅具有优良的半导体电学性质。
禁带宽度适中,为1.21电子伏。
载流子迁移率较高,电子迁移率为1350厘米□/伏□秒,空穴迁移率为480厘米□/伏□秒。
人教必修一化学----硅及其化合物基础知识

1硅及其化合物主干知识梳理 一、 硅1、 物理性质: 晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。
熔沸点很高,硬度也很大。
是良好的半导体材料。
2、 化学性质: 与氟气反应: Si+2F 2=SiF 4与氢氟酸反应: Si+4HF=SiF 4↑+2H 2O与强碱溶液反应: Si+2NaOH+H 2O=Na 2SiO 3+2H 2↑与氯气反应加热_: Si+2Cl 2△SiCl 4 与氧气反应加热: Si+O 2△SiO 2 2 、 制 法:高温 SiO 2+2C===Si+2CO ↑ (含杂质的粗硅)高温 Si+2Cl 2==SiCl 4高温 SiCl 4 +2H 2==Si+4HCl ↑ 这样就可得到纯度较高的多晶硅。
二、二氧化硅 1物理性质:熔点高,硬度大,不溶于水。
纯净的SiO 2晶体无色透明的固体。
2化学性质:①酸性氧化物a 、在常温下与强碱反应,生成盐和水。
例如:SiO 2+2NaOH=Na 2SiO 3+H 2Ob 、在高温下与碱性氧化物反应生成盐。
例如:SiO 2+CaO 高温CaSiO 3 ②弱氧化性:高温下被焦炭还原SiO 2+2C △Si+2CO ↑SiO 2+3C △SiC+2CO ↑(焦炭过量)③特殊反应:a 、与HF 反应 :4HF+ SiO 2= SiF 4↑+2H 2O 氢氟酸是唯一可以与的SiO 2反应的酸。
b 、与Na 2CO 3 和CaCO 3反应:Na 2CO 3+SiO 高温Na 2SiO 3+CO 2↑CaCO 3+SiO 高温CaSiO 3+CO 2↑与CO 的比较2SiO 2是由Si 原子和O 原子以原子个数比为2∶1组成的空间立体网状晶体。
SiO 2晶体与金刚石结构相似,具有高硬度、高熔沸点特征。
(说明:SiO 2晶体结构:不存在单个的SiO 2分子,是由Si 原子和O 原子以2:1组成的空间立体网状晶体。
每个Si 原子与4个O 原子相连,每个O 原子与两个Si 原子相连。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
基础课件-硅材料基础知识硅材料基础知识主要内容:一、概述二、硅的结构、分类与来源三、硅的物理性质四、硅的化学性质五、硅的物理参数及测量六、硅的应用及注意事项一、概述硅材料的基础知识,课程包括较多,有固体物理、量子力学、半导体物理、半导体化学、半导体器件工艺、半导体材料等方面的知识;内容较多,如半导体电子状态和能级、载流子的发布、导电性、非平衡载流子、P-N结、金属与半导体的接触、表面理论、光电效应、磁电效压阻效应、异质结等。
这里只介绍半导体材料的最基本的内容。
1、材料按导电性能划分,可分为:导体、绝缘体、半导体三类。
导体——容易导电的材料。
如各种金属、石墨等。
一般的,电阻率<0.2Ω·cm 绝缘体——很难导电的材料。
如橡胶、玻璃、背板、EVA、SiO2、Si3N4等。
一般的,电阻率>20000Ω·cm半导体——介于两者之间的材料。
如Si、Ge、GaAs、ZnO等,它具有一些独特的性质。
注:a、金属靠电子导电,溶液靠离子导电,半导体导电靠电子或空穴导电。
b、空穴就是电子的缺少。
2、半导体材料,按组成结构可分为:元素半导体、化合物半导体、非晶半导体、有机半导体。
3、半导体器件对材料的要求:3.1禁带宽度适中(一般0.5~1.5电子伏,硅是1.08)3.2载流子迁移率高(一般1000~5000cm2/V·s)3.3纯度高3.4电阻率要求可靠、均匀(一般0.001~100000 ,硅本征2.3×105)3.5晶体的完整性二、硅的结构、分类与来源1、硅的原子理论1.1元素周期表中,第三周期、第IVA 族元素,原子序数14,原子量28电子排布1S 22S 22P 63S 23P 2 ,化合价为+4价(+2价)1.2硅有三种同位素28Si :92.21%、29Si :4.70%、30Si :3.09%、1.3晶体结构:金刚石结构(正四面体),原子间以共价键结合。
由于外围电子全部形成共价键,结合力较强。
可画出硅的共价键结构示意图。
··2、硅的分类2.1按纯净度划分:粗硅、提纯硅、高纯硅、掺杂硅2.2按晶体结构分:单晶硅、多晶硅单晶硅:在晶体中,组成的原子按一定规则呈周期性排列。
多晶硅:由许多不同方位的单晶组成。
2.3按导电类型划分:N 性、P 型2.4按硅的形状划分:粉状、粒状、块状、棒状、片状等。
2.5按应用领域划分:太阳能级、电子级、航天级2.6按制造方法划分:原硅、拉晶硅、冶金硅等。
2.7按实际应用划分:各个厂家均不同。
3、硅的来源在自然界中没有游离态的单质硅,硅以化合物的形态存在。
在地壳中硅含量很大,氧约占地壳的1/2,硅约占1/4(25.8%),那么单质硅的来源如何?3.1制造原理:3.1.1粗硅的生产:SiO2+2C 2000℃Si+2CO (纯度约98%,最多2~3个“9”) 注:主要用于Al的生产(60%)、硅油的生产(25%)、钢铁的生产(5%)、半导体的生产(<5%)3.1.2提纯:(主要三种方法)(a) SiHCl3氢还原法:Si+3HCl 250~350℃SiHCl3+H2副反应:2Si+7HCl 250~350℃SiHCl3+SiCl4i+3H2经精馏两次,去掉杂质。
但BCl3、PCl3沸点与SiHCl3相近,所以去除较难。
SiHCl3+H2 900~1100℃Si+3HCl,一般淀积在钼或多晶硅载体上。
(b) SiCl4氢还原法:Si+2Cl2 450~500℃SiCl4SiCl4+2H21150℃Si+4HCl(c) SiH4热分解法:2Mg+Si 500~550℃(真空) Mg2SiMg2Si+4NH4Cl -30~-33℃(液氨) SiH4+2MgCl2+4NH3经提纯后,去掉杂质。
SiH4 800~850℃Si+2H2另外,还有二氯硅烷热分解法,此法有发展前途。
3.1.3 单晶的制备:3.1.3.1 直拉法:将经处理的多晶硅料装入单晶炉的石英坩埚内,在合理的热场中,于真空或某些气氛下,加热硅使之融化,用一经加工处理过的籽晶,使其与熔硅充分熔接,并以一定速度旋转提升,在此晶核的诱导下,控制特定的工艺条件和掺杂技术,使具有预期电学性能的单晶体,沿籽晶定向凝固成核长大,从熔体中被缓解提拉出来。
整个过程分引晶、细颈、放肩、等径、收尾。
按加料方式分一次加料直拉法、连续加料直拉法;连续加料直拉法又分液态加料法、固态加料法。
3.1.3.2 区熔法:将预先处理好的多晶硅棒和籽晶,一起垂直固定在区熔炉上下轴间,以高频感应的方法加热,在电磁场浮力、熔硅表面张力和重力的平衡作用下,使所产生的熔区能稳定地悬浮在硅棒中间,在真空或某些气氛下,控制特定的工艺条件和通过掺杂使熔区在硅棒上从头至尾定向移动,从此反复多次使硅棒提纯,最后沿籽晶长成具有预期电学性能的硅单晶。
按射频感应加热方式分水平区熔和悬浮区熔两种方式。
3.1.3.3 外延生长法:在一定工艺条件下,使硅原子沿着经过精密加工的衬底长出预期电学性能的薄膜单晶。
3.1.4硅料制备的发展:在第二次世界大战期间美国杜邦公司采用锌(Zn)还原SiCl4制出多晶硅,供美国的电子公司生产高频二极管,但用途未扩大。
日本曾花几年时间试图改进工艺,使多晶硅电阻率达到1000Ω•cm,但是始终未能成功。
1953年贝尔实验室将易于提纯和回收重复使用的氢气(H2)代替难于提纯的Zn还原SiCl4,在钽(Ta)丝上沉积多晶硅,P型电阻率达到1000Ω•cm。
1955年西门子公司研究成功了用H2还原SiHCl3,在硅芯发热体上沉积硅的工艺技术,并于1957年建厂进行工业规模生产,这就是通常所说的西门子法。
随后,西门子工艺的改进主要集中在减少单位多晶硅产品的原料、辅料、电能消耗以及降低成本等方面,于是出现了改良西门子法。
(在西门子法工艺基础上,增加还原尾气干法回收系统、SiCl4氢化工艺,实现了闭路循环,形成当今广泛应用的改良西门子法。
该方法通过采用大型还原炉,降低了单位产品的能耗;采用SiCl4氢化和尾气干法回收工艺,明显降低了原辅材料的消耗,所生产的多晶硅占当今世界生产总量的70~80%)。
1956年英国国际标准电气公司的标准电讯实验所研究成功了SiH4热分解制备多晶硅的方法,被称为硅烷法。
1959年日本的石冢研究所也同样成功研究出该方法。
美国联合碳化物公司研究歧化法制备SiH4,1980年发表最终报告,综合上述工艺并加以改进,诞生了新硅烷法多晶硅生产工艺技术。
3.2主要厂家:国外:德国瓦克、美国MEMC、日本三菱、日本新日铁、日本住友等。
国内:四川739、四川新光、洛阳中硅等。
4、硅中的杂质主要非金属杂质有O、C、P、B等,主要金属杂质有Fe、Cu等,含量一般为ppm(百万分之一)、ppb(十亿分之一)、ppt(千亿分之一)硅中没有杂质,一般是没有用途的,但对杂质含量有一定的要求。
例如:a、Na+会使电流下降,噪声增强,出现沟道击穿。
b、重金属使反向漏电流增加,寿命下降。
c、氧的存在,好像引入了一定量的施主,叫热施主。
严重影响少子寿命,会经常造成假寿命,因为氧与重金属结合,在热处理时,降低寿命。
另外,也影响微晶、电阻率等重要指标。
(如:电阻率可以通过工艺控制,若1300℃迅速冷却,1100℃较长时间,再450℃热处理等。
)d、P、B决定材料的导电类型。
4.1杂质的种类:按原子大小分:替位式杂质(如B、P)、间隙式杂质(如Li+)、间隙—间隙式杂质(如Cu);另外还有一种缺位式杂质。
按电离性质分:施主杂质、受主杂质。
4.2分凝效应与蒸发效应:分凝系数O——1.25、Si——1、B——0.8、P——0.35、C——0.07Mo、Fe、B难挥发,Sb、Cu易挥发,Mn、Pb、P次之。
4.3晶体硅内的缺陷:点缺陷、线缺陷(如位错)、面缺陷(如晶界)、微缺陷、体缺陷(如大的夹杂物)三、硅的物理性质1、硅的热学性质熔点1420(1417)℃,沸点2355℃;固体密度2.33g/cm3、液体密度2.5(2.45)g/cm3,具有明显的热膨胀和热传导性质。
2、硅的机械性质硬度6.5摩氏/950努氏2.1在常温下,硅是一种延展性的脆性材料,但温度高于700℃~800℃时,却具有明显的热塑性,在应力作用下,呈现塑性变形。
2.2硅的抗拉应力远远大于剪应力,在硅片加工过程中会产生弯曲和翘曲,或裂纹、破碎。
四、硅的化学性质常温下,十分稳定,在高温下几乎可与所有物质发生反应。
不溶于HCl、H2SO4、HNO3、HF、王水等,易溶于HNO3与HCl的混合物;易溶于碱。
1、Si+O2 400℃SiO22、3Si+2N2 1000℃Si3N43、Si+SiO2 1500℃2SiO4、Si+2Cl2 450℃~500℃SiCl45、Si+3HCl 250~350℃SiHCl3+H2、2Si+7HCl 250~350℃SiHCl3+SiCl4i+3H26、Si+2H2O(蒸气)加热SiO2+2H27、Si+4HNO3——Si02+2H2O +4NO28、Si+2NaOH+H2O——Na2Si03+2H29、4F*(等离子体)+ Si——SiF4(样品表面)五、硅的物理参数及测量1、描述硅材料性能的基本参数1.1高纯度1.2导电类型1.3电阻率(本征2.3×105Ω•cm)注:电阻率计算——q(μn·n+μp·p)的倒数1.4寿命:非平衡载流子的平均生存时间,其浓度随时间按指数变化衰减,这个时间一般按浓度下降到原来的1/e所经历的时间计算。
1.5杂质浓度:单位体积中的杂质原子数。
1.6晶体的完整性2、参数测量方法:2.1导电类型:(导电类型测试仪)a、冷热探笔法、冷探笔法、四探针法(低阻)——温差电效应b、单探针点接触整流法(高阻)、三探针法——整流效应2.2电阻率:(电阻率测试仪)a、接触法:四探针法、两探针法b、非接触法。
2.3非平衡少数载流子寿命:(少子寿命测试仪)a、直接法:光电导衰退法(直流光电导法、高频光电导法)b、间接法:扩散长度法、光磁法2.4氧、碳含量红外吸收法(傅立叶变换红外光谱分析仪)2.5金属粒子含量a、质谱分析法(质谱分析仪)b、中子活化分析法2.6硅中杂质补偿度a、晶棒重溶法测定(区熔真空多次提纯)b、低温霍尔效应法测定六、硅的应用及注意事项1、硅在铸锭、切割车间的应用1.1几个名词:(a)沸腾流化床:硅化物SiHCl3或SiH4的反应器。
另外还有管状的反应器。
(b)温度圈:以硅芯为中心的年轮状状况。
易形成疏松的夹层;晶粒大小或颜色有差异。
(c)氧化夹层:与温度圈相似,并以Si02为界限,颜色不同,“灰白色、棕黄色、深褐色”(d)裂纹、夹杂物、断面孔洞1.2我公司的硅料分类:详见《硅料命名规范》、《硅料质量鉴定标准》1.3掺杂方式:固体(纯元素或母合金)、液体(酒精浸泡或涂抹)、中照(N型)1.4注意事项:人、机、料、法、环几方面2、硅在电池车间的应用2.1 P-N结的生成:合金法、扩散法、生长法、离子注入法等。