(完整版)多晶硅生产工艺学
多晶硅片生产工艺流程
多晶硅片生产工艺流程引言多晶硅片是太阳能电池等光电子器件的重要材料之一，其制备工艺具有关键性的影响。
本文将介绍多晶硅片的生产工艺流程，包括原料准备、硅熔炼、晶体生长、切割和清洗等环节。
一、原料准备多晶硅片的原料主要是硅石，经过粉碎、磁选等工艺，得到符合要求的硅石粉末。
硅石粉末中的杂质含量需要经过化学分析确定，以保证最终硅片的质量。
在原料准备阶段，还需要准备其他辅助材料，如硅片生长所需的石墨坩埚、保护板等。
二、硅熔炼硅熔炼是多晶硅片生产中的关键工艺环节。
首先，将准备好的硅石粉末放入炉中，加入适量的还原剂和助熔剂。
然后，将炉温逐渐升高到适宜的熔点。
在熔融过程中，还需要对炉膛中的气氛进行控制，以防止氧化和杂质的混入。
熔融后的硅液通过特定的铸锭装置冷却凝固，形成硅锭。
三、晶体生长晶体生长是将硅锭中的硅液形成单晶体的过程。
首先，将硅锭放入晶体生长炉中，在适宜的温度下进行升温。
随着温度升高，硅液从硅锭顶部逐渐下降，形成固态的硅单晶体。
在晶体生长过程中，需要控制炉温、拉速等参数，以获得理想的晶体结构和形状。
四、切割切割是将生长好的硅单晶体切成薄片的过程。
首先，在硅单晶体的表面进行纹理化处理，以提高光的吸收效率。
然后，将硅单晶体切割成薄片，通常采用金刚石线锯或者刀片进行切割。
切割后的硅片需要经过多次精密的平整和清洗工艺，以保证其表面的光洁度和纯净度。
五、清洗多晶硅片在生产过程中容易受到各种污染，因此清洗是不可或缺的环节。
首先，将切割好的硅片浸泡在溶剂中去除表面的油污和杂质。
接着，采用酸洗和碱洗的方法，去除硅片表面的氧化物和有机物。
最后，通过纯水冲洗，彻底去除残留的杂质和化学物质。
清洗后的硅片需要进行干燥处理，以保证表面的干净和光洁。
六、总结多晶硅片的生产工艺流程包括原料准备、硅熔炼、晶体生长、切割和清洗等环节。
每一个环节的控制都对最终的多晶硅片的质量和性能起着重要的影响。
通过不断优化和改进工艺流程，可以提高多晶硅片的生产效率和质量，推动光电子器件产业的发展。
多晶硅片生产工艺介绍
多晶硅片生产工艺介绍1.原料准备多晶硅片的制备主要以硅矿为原料。
硅矿是一种含有较高纯度的二氧化硅的矿石，通常采用开采和浙江两个方法。
开采是通过挖掘硅矿矿体，然后将其破碎成较小的块状。
济洪则是通过化学反应将二氧化硅从硅酸钠溶液中析出。
2.熔炼将多晶硅片的原料，即硅矿通过高温熔炼的方式得到多晶硅。
这个过程通过将硅矿与炭混合在一起，并加入熔剂（如氯化铝或氯化钠）进行反应，从而产生气相SiCl4、然后，将SiCl4通过沉淀反应与氢气反应得到纯的多晶硅。
3.铸造将熔融的多晶硅倒入铸模中，并冷却硬化形成多晶硅的块状。
通常使用的铸模是由石墨制成的，具有良好的热传导性和耐高温特性。
在铸造过程中，多晶硅的结晶体会固化并生成晶界，形成多晶硅。
4.切割经过铸造得到的多晶硅块需要进一步切割成薄片，即多晶硅片。
切割方法通常使用线切割或磨削切割两种。
线切割是通过将钢丝用电流加热，然后通过刀片的压力将多晶硅切割成薄片。
磨削切割则是使用砂轮将多晶硅块磨削成薄片。
5.切割后处理切割得到的多晶硅片通常会经过一系列的后处理工艺。
这些工艺包括腐蚀、取样、清洗等。
腐蚀是为了去除硅片表面的杂质和缺陷，以提高硅片的品质。
取样是为了检测硅片的纯度和晶格结构。
清洗是为了去除硅片表面的油污和杂质。
6.晶圆制备切割得到的多晶硅片通常会通过研磨和抛光等工艺来制备晶圆。
研磨是通过使用磨蚀液和砂纸将硅片的表面进行研磨，从而达到平坦度和光洁度的要求。
抛光则是通过使用化学溶液和机械装置将硅片表面进行抛光，以使其表面变得更加平整和光滑。
7.器件制备晶圆制备完成后，可以通过一系列工艺步骤来制备具体的硅器件。
这些工艺步骤包括光刻、沉积、蚀刻、离子注入、金属化等。
光刻是使用光刻胶和光影系统将图案投影到晶圆上，从而形成所需的结构。
沉积是将材料沉积在晶圆上，通常使用的方法有化学气相沉积、物理气相沉积和溅射法等。
蚀刻是通过将特定的化学溶液或气体与晶圆表面反应，来去除不需要的材料。
多晶硅生产工艺流程
多晶硅生产工艺流程1.原料准备：多晶硅的主要原料是二氧化硅（SiO2）。
二氧化硅可以通过石英砂的氧化或由硅酸盐矿石提取得到。
在这一阶段，原料经过破碎和乳磨处理，使其达到所需的颗粒度和纯度要求。
2.冶炼：原料经过冶炼处理，通常采用电弧炉。
将原料装入电弧炉中，电极产生电弧，在高温下使原料中的二氧化硅还原为Si元素。
此时，通过调节电弧能量和保护气氛，可以控制冶炼过程中硅的还原率和杂质含量。
3. 晶体生长：冶炼得到的熔体在结晶炉中逐渐冷却形成固态晶体。
晶体生长通常分为凝固和维持两个阶段。
在凝固阶段，通过从熔体中引出硅棒（seed rod）开始结晶。
维持阶段是为了确保晶体的一致性和品质，稳定恒温和恒噪声的条件。
4.修整和截切：生长得到的多晶硅棒经过修整和截切。
修整是将棒顶部和侧面修整成规定的形状和尺寸。
截切是将棒切割成整块多晶硅圆片，供下一步加工使用。
5.加工：截切得到的多晶硅圆片经过机械加工和化学加工，准备成为太阳能电池片的衬底材料。
机械加工包括剪切、研磨和抛光，以去除表面缺陷和提高光学性能。
化学加工则是通过腐蚀和蚀刻来改善表面质量和减少电阻。
6.染色：在加工完成后，多晶硅圆片表面通常会进行染色。
染色是为了增加表面的光吸收能力，提高太阳能电池的光电转换效率。
常见的染色方法有浸渍染色和蘸涂染色。
7.电池芯片制造：染色后的多晶硅圆片经过腐蚀和清洗，然后通过光刻、扩散、沟槽加工等步骤，制备成太阳能电池芯片。
光刻是指用光刻胶进行图案制作，并以光为媒介进行刻蚀或扩散。
扩散是为了向硅片中掺入杂质，形成p型和n型硅层，形成p-n结，并在结界面形成能提高光电转换效率的电场。
8.封装和测试：电池芯片完成后，进行封装和测试。
封装是将电池芯片与电路连接、封装成太阳能电池模组。
测试是通过电流-电压曲线、光谱响应和效率测量等方法，对太阳能电池进行性能评估和质量控制。
以上是多晶硅生产的基本流程。
不同工厂和生产线可能会有一些细微的差别和特殊要求。
(新版)多晶硅生产工艺
馏
馏
塔
塔
送往SiCl4氢化工序
四氯化硅氢化工序
• 经干法分离提纯工序精制的四氯化硅送入本工序汽化器， 与被热水加热的循环氢气形成混合器气体进入氢化炉内， 在通电的电极表面发生反应。
• 反应式 SiCl4 + H2 = SiHCl3 + HCl
• 反应生成的混合气体送往氢化干法分离工序
•
从四氯化硅氢化工序来的氢化气与
硅烷法—硅烷热分解法
• 硅烷 是以四氯化硅氢化法、硅合金分解法、氢化 物还原法、硅的直接氢化法等方法制取，反应如 下；
• 硅烷气提纯后再热分解炉生产纯度较高的棒状多 晶硅。
• 硅烷法也有废料，也是氯化物的提纯，且工艺难 度大，安全要求高，每一步都有转化率，投资更 大，使得硅烷法尚不能取代西门子法。
开路系统
干法处理—在西门子法中广泛法应用
同时西门子法的尾气处理还依赖于吸 附技术
吸附原理：利用尾气各组分分沸点的 差异、溶解度的差异和在吸附剂上附 着能力的差异将各组分完全分离。
常用的吸附方法：冷凝吸附法 变压吸附法 变温吸附法
闭 路循环 系统
Thank you!
太阳能多晶硅
缺
点
安全性差，危害性大，产品纯度不高
流化床法—制备粒状硅
难点；如何降低低硅粉的玷污，炉内反 应温度的均衡控制，耐腐蚀、耐高温炉 体材料的选择，防止和控制炉壁上的沉 积硅，气体和硅粉流速的均匀分布控制， 控制生长硅粒的尺寸和减少细硅粉的生 成。 流化床法是研究的热点，对此抱有很大 的希望。
• 反应式 2H2O = 2H2 ↑ + O2 ↑
• 净化流程：氢气 （来在反应） 冷却 分离液体
催化（活性铜）除氧
多晶硅的生产工艺及研究
多晶硅的生产工艺及研究1.引言多晶硅是一种重要的半导体材料，广泛应用于太阳能电池、集成电路和微电子设备中。
它具有较高的电导率和热导率，因此在能源转换和电子器件方面具有巨大的应用潜力。
本文将介绍多晶硅的生产工艺及相关研究。
2.多晶硅的制备方法多晶硅的制备方法通常包括以下几个步骤：2.1原料制备：将硅砂经过粉碎、筛分和洗涤等处理，得到纯度较高的硅粉。
2.2单晶硅的生长：将硅粉在高温环境下进行还原反应，得到单晶硅块。
2.3多晶硅的制备：将单晶硅块经过熔化、晶化和切割等处理，得到多晶硅块。
2.4多晶硅片的制备：将多晶硅块经过切割、抛光和清洗等处理，得到多晶硅片。
3.多晶硅的电化学沉积法电化学沉积法是一种制备多晶硅的重要方法。
它利用电解质中的离子进行电极反应，沉积出多晶硅薄膜或纳米颗粒。
该方法具有简单、可控性强和成本低等优点，广泛应用于太阳能电池和微电子器件中。
4.多晶硅的激光熔化法激光熔化法是一种利用激光高能量密度对硅材料进行局部熔化和凝固的方法。
该方法可以获得高纯度、低缺陷的多晶硅薄膜，并具有较高的结晶度和电学性能。
该方法广泛应用于太阳能电池的制备中。
5.多晶硅的晶体生长技术多晶硅的晶体生长技术是一种通过控制晶界生长来提高多晶硅的结晶质量和电学性能的方法。
该技术包括定向凝固法、温度梯度法和溶液热法等。
这些方法通过调节温度梯度和晶体生长速度等参数，可以获得较大晶界能量和较高的晶界能垂直度，从而提高多晶硅的结晶质量和电学性能。
6.多晶硅的表面处理技术多晶硅的表面处理技术是一种通过改变表面形貌和化学性质来改善多晶硅的光吸收性能和光电转换效率的方法。
常用的表面处理技术包括湿法刻蚀、化学气相沉积和表面涂覆等。
这些技术可以形成纳米结构、提高表面反射率和降低表面缺陷密度，从而提高多晶硅的光吸收性能和光电转换效率。
7.多晶硅的尺寸效应研究多晶硅的尺寸效应研究是一种通过调控多晶硅的尺寸和形貌来改善其电学性能和光电转换效率的方法。
多晶硅生产工艺流程
多晶硅生产工艺流程多晶硅最主要的工艺包括：三氯氢硅合成、四氯化硅的热氢化（有的采用氯氢化），精馏，还原，尾气回收。
还有一些小的主项，如制氢、氯化氢合成、废气废液的处理、硅棒的整理等等。
主要反应包括：Si+HCl---SiHCl3+H2（三氯氢硅合成）;SiCl4+H2---SiHCl3+HCl （热氢化）;SiHCl3+H2---SiCl4+HCl+Si（还原）工艺流程如下所述：（1）石英砂在电弧炉中冶炼提纯到98%并生成工业硅，其化学反应SiO2+C→Si+CO2↑（2）为了满足高纯度的需要，必须进一步提纯。
把工业硅粉碎并用无水氯化氢(HCl)与之反应在一个流化床反应器中，生成拟溶解的三氯氢硅(SiHCl3)。
其化学反应Si+HCl→SiHCl3+H2↑反应温度为300度，该反应是放热的。
同时形成气态混合物(Н2,НСl,SiНСl3,SiCl4,Si)。
（3）第二步骤中产生的气态混合物还需要进一步提纯，需要分解:过滤硅粉，冷凝SiНСl3,SiCl4，而气态Н2,НСl返回到反应中或排放到大气中。
然后分解冷凝物SiНСl3,SiCl4，净化三氯氢硅（多级精馏）。
（4）净化后的三氯氢硅采用高温还原工艺，以高纯的SiHCl3在H2气氛中还原沉积而生成多晶硅。
其化学反应SiHCl3+H2→Si+HCl。
多晶硅的反应容器为密封的，用电加热硅池硅棒（直径5-10毫米，长度1.5-2米，数量80根），在1050-1100度在棒上生长多晶硅，直径可达到150-200毫米。
这样大约三分之一的三氯氢硅发生反应，并生成多晶硅。
剩余部分同Н2,НСl, SiНСl3 ,SiC14从反应容器中分离。
这些混合物进行低温分离，或再利用，或返回到整个反应中。
气态混合物的分离是复杂的、耗能量大的，从某种程度上决定了多晶硅的成本和该工艺的竞争力。
上述工艺过程可简单表示为：多晶硅的生产工艺主要由高纯石英（经高温焦碳还原）→工业硅（酸洗）→硅粉（加HCl）→SiHC l3（经过粗馏精馏）→高纯SiHCl3（和H2反应CVD工艺）→高纯多晶硅。
(整理)多晶硅生产工艺学
多晶硅生产工艺学绪论一、硅材料的发展概况半导体材料是电子技术的基础，早在十九世纪末，人们就发现了半导体材料，而真正实用还是从二十世纪四十年代开始的，五十年代以后锗为主，由于锗晶体管大量生产、应用，促进了半导体工业的出现，到了六十年代，硅成为主要应用的半导体材料，到七十年代随着激光、发光、微波、红外技术的发展，一些化合物半导体和混晶半导体材料：如砷化镓、硫化镉、碳化硅、镓铝砷的应用有所发展。
一些非晶态半导休和有机半导休材料（如萘、蒽、以及金属衍生物等）在一定范围内也有其半导休特性，也开始得到了应用。
半导休材料硅的生产历史是比较年青的，约30年。
美国是从1949～1951年从事半导体硅的制取研究和生产的。
几年后其产量就翻了几翻，日本、西德、捷克斯洛伐克，丹麦等国家的生产量也相当可观的。
从多晶硅产量来看，就79年来说，美国产量1620～1670吨。
日本420～440吨。
西德700～800吨。
预计到85年美国的产量将达到2700吨、日本1040吨、西德瓦克化学电子有限公司的产量将达到3000吨。
我国多晶硅生产比较分散，真正生产由58年有色金属研究院开始研究，65年投入生产。
从产量来说是由少到多，到七七年产量仅达70～80吨，预计到85年达到300吨左右。
二、硅的应用半导体材料之所以被广泛利用的原因是：耐高压、硅器件体积小，效率高，寿命长，及可靠性好等优点，为此硅材料越来越多地应用在半导体器件上。
硅的用途：1、作电子整流器和可控硅整流器，用于电气铁道机床，电解食盐，有色金属电解、各种机床的控制部分、汽车等整流设备上，用以代替直流发电机组，水银整流器等设备。
2、硅二极管，用于电气测定仪器，电子计算机装置，微波通讯装置等。
3、晶体管及集成电路，用于各种无线电装置，自动电话交换台，自动控制系统，电视摄相机的接收机，计测仪器髟来代替真空管，在各种无线电设备作为放大器和振荡器。
4、太阳能电池，以单晶硅做成的太阳能电池，可以直接将太阳能转变为电能。
多晶硅生产工艺
多晶硅生产工艺多晶硅是一种高纯度的硅材料，广泛应用于电子、光电和太阳能等领域。
多晶硅的制备工艺主要包括净化硅材料、化学气相沉积和熔融法等。
本文将从多晶硅生产的三个关键步骤入手，详细介绍多晶硅的生产工艺。
一、净化硅材料多晶硅的生产基础是高纯度硅材料，一般采用电石法或硅锭法生产。
在电石法中，石油焦、白炭黑等原料经高温炉处理生成硅单质，再通过进一步的加热处理和气相冷却得到高纯度的硅粉末。
硅锭法是利用单晶硅作为原料，通过高温熔化并在特殊条件下生长出大型晶体锭。
这两种方法都需要对产生的硅材料进行净化处理，以获得较高的纯度。
在净化过程中，首先需要通过化学方法除去硅杂质，例如氧化物、碳和氮等。
一般采用氢氧化钠或氢氧化铝作为碱性还原剂，使硅材料与还原剂反应生成挥发性化合物的气体，通过气体与净化剂的反应使杂质得到去除。
其次，通过热处理和气相冷却等方法去除非金属杂质，例如碳、氧、氮、铁、铝等。
最后，通过电石法或硅锭法制备出较高纯度的硅粉或硅锭，成为制备多晶硅的基础原料。
二、化学气相沉积法化学气相沉积法是多晶硅生产的主要方法之一。
其基本原理是利用硅化合物热分解生成硅单质并在沉积基底上生长晶体。
一般采用氯硅烷、氯化硅、三氯硅烷等硅化合物作为原料气体，通过加热至高温（1000-1400℃）使硅化合物分解，生成氯离子和硅单质原子。
硅单质原子进一步在沉积基底上生长成为多晶硅晶体。
在化学气相沉积法中，氯化氢和二氧化硅等气体通入反应器内，使反应器内维持一定的反应压力（约5-10kPa），并保证反应器内气氛处于还原条件下。
在材料沉积过程中，需要控制反应器的温度、反应气压和气体流量等参数，以使沉积层的粗细、取向和晶界质量达到理想状态。
三、熔融法熔融法是多晶硅生产的另一种常用方法。
其主要流程是将高纯度硅材料加热至熔化状态，然后在特定条件下进行成型和冷却。
其中的关键步骤包括炼铝电池法、湖式法和化学熔融法等。
炼铝电池法是将硅粉末加入熔融的铝中，在高温高压下反应生成硅铝合金，然后通过冷却、破碎等过程，得到晶粒尺寸较小的多晶硅。
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多晶硅生产工艺学绪论一、硅材料的发展概况半导体材料是电子技术的基础，早在十九世纪末，人们就发现了半导体材料，而真正实用还是从二十世纪四十年代开始的，五十年代以后锗为主，由于锗晶体管大量生产、应用，促进了半导体工业的出现，到了六十年代，硅成为主要应用的半导体材料，到七十年代随着激光、发光、微波、红外技术的发展，一些化合物半导体和混晶半导体材料：如砷化镓、硫化镉、碳化硅、镓铝砷的应用有所发展。
一些非晶态半导休和有机半导休材料（如萘、蒽、以及金属衍生物等）在一定范围内也有其半导休特性，也开始得到了应用。
半导休材料硅的生产历史是比较年青的，约30 年。
美国是从1949〜1951年从事半导体硅的制取研究和生产的。
几年后其产量就翻了几翻，日本、西德、捷克斯洛伐克，丹麦等国家的生产量也相当可观的。
从多晶硅产量来看，就79 年来说，美国产量1620〜1670 吨日本420〜440 吨。
西德700〜800 吨。
预计到85 年美国的产量将达到2700 吨、日本1040 吨、西德瓦克化学电子有限公司的产量将达到3000 吨。
我国多晶硅生产比较分散，真正生产由58 年有色金属研究院开始研究，65 年投入生产。
从产量来说是由少到多，到七七年产量仅达70〜80吨，预计到85年达到300吨左右。
二、硅的应用半导体材料之所以被广泛利用的原因是：耐高压、硅器件体积小，效率高，寿命长，及可靠性好等优点，为此硅材料越来越多地应用在半导体器件上。
硅的用途：1、作电子整流器和可控硅整流器，用于电气铁道机床，电解食盐，有色金属电解、各种机床的控制部分、汽车等整流设备上，用以代替直流发电机组，水银整流器等设备。
2、硅二极管，用于电气测定仪器，电子计算机装置，微波通讯装置等。
3、晶体管及集成电路，用于各种无线电装置，自动电话交换台，自动控制系统，电视摄相机的接收机，计测仪器髟来代替真空管，在各种无线电设备作为放大器和振荡器。
4、太阳能电池，以单晶硅做成的太阳能电池，可以直接将太阳能转变为电能。
三、提高多晶硅质量的措施和途径：为了满足器件的要求，硅材料的质量好坏，直接关系到晶体管的合格率与电学性能，随着大规模集成电路和MOS 集成电路的发展而获得电路的高可靠性，适应性。
因此对半导体材料硅的要求越来越高。
1、提高多晶硅产品质量的措施：在生产过程中，主要矛盾是如何稳定产品的质量问题，搞好工艺卫生是一项最重要的操作技术，在生产实践中要树立“超纯” 观念，养成严格的工艺卫生操作习惯，注意操作者，操作环境及设备材料等方面夺产品的污染和影响，操作环境最好有洁净室。
洁净室一般分为三级，它是以0。
5U 以上和5U 以下的粒子在单位容积中的个数来分级的。
a 、100 级，平均每单位体积（立方英尺）（1 英尺=30。
48cm）中以0。
5U以上大小粒子，不超过100个，5U以上的粒子全部没有。
b 、10000 级：平均单位体积（立方英尺）中，0。
5U 以上的大小粒子个数不超过10000个，5U 以上的粒子在65个以小。
c 、100000 级：平均单位体积中0。
5U 以上的大小粒子不超过100000 个，5U 以上的粒子在700 个以小。
2、提高原料纯度：决定产品质量的因素很多，其中原料，中间化合物如硅铁、液氯、氢气、三氯氢硅等的杂质的存在，对产品的质量好坏是起决定性的因素。
（原料纯度越高，在制备过程中尽量减少沾污，就能制得高质量的多品硅。
）因此，在制备过程中尽量减少杂质的沾污，提高原料有纯度。
3、强化精馏效果：在工业生产中，原料的提纯几乎成为提高产品纯度的唯一手段。
精馏法是化学提纯领域的重点，如何提高精馏效果和改进精馏设备，乃是精馏提纯的中心课题，近年来发展了加压精馏，固体吸附等化学提纯方法。
采用加压精馏右明显降低三氯氢硅中磷的含量、络合提纯效果明显，鉴于络合剂的提纯及经济效果尚未很好的解决，因此至今未能投入大规模生产之中。
在改进精馏设备方面，国内外也作了相当研究，为了强化汽、液传热、传质的效果，采用高效率的塔板结构如浮动塔板，柱孔式塔板的精馏塔等。
为了减少设备材质对产品的沾污，采用含钼低磷不锈钢塔内壁喷涂或内衬F4〜6及氟塑料材质，最近我国以采用了耐腐蚀性能更好的镍基合金，来提高产品质量。
4、氢还原过程的改进及发展趋势：在三氯氢硅氢还原中，用优质多晶硅细棒作沉积硅的载体，这对提高多晶硅的质量有很重要的作用。
采用钯管或钯膜净化器获得高纯氢，除去其中的水和其它有害杂质，降低多晶硅中氧含量和其它杂质含量。
为了防止在还原过程中引进杂质而沾污产品，采用含钼低磷不锈钢或镍基合金不锈钢，或炉内设置石英钟罩来防止不锈钢对产品的沾污。
5、加强分析手段提高分析灵敏度：为了保证多晶桂的质量，就必须要保证原料的纯度，就得要加强化学、物理的分析检测，一般采用光普、极普、质普和气相色普等分析手段进行检测。
随着原料纯度的提高，分析检测的灵敏度也要相应地提高。
如何了解高纯物质的纯度呢？高纯物质的纯度常用主体物质占总物料的重量的百分数来表示。
如99。
999%的高纯三氯氢硅，就是每单位重量物质中占三氯氢硅99。
999%，在分析过程中，是从物料中取出小量的物料来测定其中的杂质含量，因此高纯物质的纯度可用下式来表示：纯度=试料重量－杂质的重量/试料重量X100%在分析中，同一物质硅中若要求分析的杂质越多，相对分析检出来的杂质元素越少，其纯度就越高。
表示纯度的方法形式不外乎下列几种：a 、重量百分含量：纯度=（体积X比重-杂质重量）/体积x比重X100%b、ppm=10-4%=1/1000000（可以是重量比也可以是体积比）百万分之一。
c、ppb=10-7%=1/1000000000（十亿万分之一）d、ppba 是用杂质原子数与主体原子数的比来表示纯度的。
四、硅的物理化学性质；1 、硅的物理性质：硅是周期表中的四族元素，在自然界中含量非常丰富，仅次于氧而居二位。
由于硅氧键很稳定，在自然界中硅无自由状态，主要以SiO2 及硅酸盐的形式存在。
硅有结晶型和无定型两种，结晶硅是一种有灰色金属光泽的晶体，与金刚石具有类似的晶格，性质硬而脆，有微弱的导电性，属于半导体，硅的固有物理性质。
见表1表1 硅的物理性质硅的化学性质:硅一般呈四价状态，其正电性较金属低，在某些硅化合物中硅呈阴离子状态，硅的许多化合物及在许多化学反应中的行为与磷很相似。
硅极易与卤素化合，生成SiX4型的化合物，硅在红热温度下与氧反应生成SiO2,在1000 C以上与氮反应，生成氮化硅。
晶体硅的化学性质很不活泼，在常温下很稳定，不溶于所有的酸（包括氢氟酸在内）。
但能溶于HNO3〜HF的混合溶液中。
其反应如下：Si+4HNO3—SQ2+4NO2T +2HOSiO2+6Hi H 2SiF o+2H2O综合反应式为Si+4HNO3+6HF=H 2SiF6+4NO2+4H 2O硅和烧碱反应则生成偏硅酸钠和氢。
Si+2NaOH+H 2S Na 2SQ3+2H2 T硅在高温下，化学活泼性大大增加。
硅和熔融的金属如Mg、Cu、Fe、N2等化合形成硅化物。
第一章气体的净化§1-1 常用气体及气体净化的意义在半导体材料中，最常用的气体是氢气、氮气、氩气。
制备半导体材料生产过程中，材料的质量好坏，取决于气体净化的好坏，是一个重要的因素。
而硅材料生产中常常用气体作为载流气体及利用氢气做还原剂，不公需要的量大，而且对气体的纯度要求也越来越高，在多晶硅生产中一般要求气体的纯度在99。
999%以上。
其中含氧量要小于5ppm,水的露点要低于-50C 以下，（39ppm）,硅外延生长对气体纯度的要求更高。
目前工业气体的纯度都有比较低，杂质含水量量较高，中很多工厂生产的氢气几乎都是用电解水的方法，其纯正度一般只有98%，还有2%的杂质如水、氧、二氧化碳、一氧化碳等杂质。
这些杂质的存在对多、单晶硅及外延影响很大，某些分析证明，氢气中含氧大于20ppm,水的露点大于-30C时，在硅棒的生长方向（径向）上生成了数量不等的分层结构，即多晶硅夹层现象，严重者用肉眼可以直接从硅棒的横断面上看到一圈一圈的象树木生长“年轮”一样的明显图像，这些夹层的存在对单晶硅的生长带来大的影响，在真空条件下生长单晶硅时，会造成熔融硅从熔区（或坩埚）中溅出，轻者有“火焰”一样往外冒花（即所谓的“放花”现象），严重者会崩坏加热线圈（或加热器和石英坩埚），甚至造成生产无法进行下去（这些现象称为硅跳现象），而一般常见现象为熔区表面（或熔体表面）浮渣很多，致使多次引晶不成等等。
对硅外延层的影响，当氢气中含氧量为75ppm时，生长出质地低劣的多坑外延层。
而氢中含水量在100ppm时（即露点-42 C）, 将使外延层生长多晶材料。
氢中含有CO2、CO时使衬底氧化，硅在氧化的衬底上沉积生长成多晶硅。
在硅材料生产中，常用氮气和氩气作保护气体或载流气体。
其工业气体的纯度比较低，这些气体中的的杂质存在，同样会造成硅材料的氧化。
由上所述，气体的净化对于提高半导体材料的质量是有着十分重要的意义的。
§1-2常用气体的种类及简单性质气体的种类及简单性质在半导体工业中，常用的气体有氢气、氮气、氩气等。
其简单性质见表2表2 几种常用气体的简单性质空气的冷凝温度**组成相同的液态空气的沸点常用气体中，氢气是最常用的气体之一。
在自然界中，主要以化合物状态存在，是一种无色无嗅的气体，在元素周期表中排第一位，比一切元素轻，能被金属吸收，透过炽热的铁、铂等。
在240 C时能透过钯，常温下能透过带孔和橡皮而放出，还能透过过玻璃；在镍、钯和铂内溶解度大，一个体积的钯能溶解几百体积的氢气，具有较大的扩散速度和很高的导热性。
氢气能自然，但不助燃，在高温时能燃烧，易爆炸，遇火或700 C高温时产生爆炸，产生大量的热。
、氢气的制备制取氢气的方法较多，一般用电解水和电解食盐水来制得氢气，用此两种方法所得的氢气其杂质含量各不相同。
详见表3、表4。
表3 电解水制得的氢中杂质含量表4 电解食盐水制得的氢中杂质含量从3、4表看出电解水水制得的氢其杂质含量少。
三、气瓶的存放及安全使用1、气瓶标记：为了安全的使用和更快的识别气体，对于不同的气体，所用气瓶的类型及瓶的输气管道的标记也不同。
其规定如表5。
表5 几种气体的气瓶类型及气瓶管道标记、气瓶的存放及安全使用对于装有相互接触时能够引起燃烧或爆炸的气体（如氢、氧气瓶），必须分别存放在单独房间内；严禁在存放气瓶附近处堆放易燃物及使用明火，在夏季时，不应将气瓶放在日光下曝晒。
室内温度不宜太高，应定时的排风。
在堆放气瓶时不应有大的振动。
使用气瓶之前，必须装好氢气表（或氧气表），使气体通过表而输送到使用地方；气瓶嘴上不应沾染油脂；在开关气瓶时人应站在氢气表的侧面，瓶内气体不应用完，乖余气体的压力应保持在0.5〜5Kg/cm2。