多晶硅生產(chǎn)工藝

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1、多晶硅生產(chǎn)工藝學(xué)第72頁共72頁緒論一、硅材料的發(fā)展概況半導(dǎo)體材料是電子技術(shù)的基礎(chǔ)，早在十九世紀(jì)末，人們就發(fā)現(xiàn)了半導(dǎo)體材料，而真正實用還是從二十世紀(jì)四十年代開始的，五十年代以后鍺為主，由于鍺晶體管大量生產(chǎn)、應(yīng)用，促進了半導(dǎo)體工業(yè)的出現(xiàn)，到了六十年代，硅成為主要應(yīng)用的半導(dǎo)體材料，到七十年代隨著激光、發(fā)光、微波、紅外技術(shù)的發(fā)展，一些化合物半導(dǎo)體和混晶半導(dǎo)體材料：如砷化鎵、硫化鎘、碳化硅、鎵鋁砷的應(yīng)用有所發(fā)展。一些非晶態(tài)半導(dǎo)休和有機半導(dǎo)休材料（如萘、蒽、以及金屬衍生物等）在一定范圍內(nèi)也有其半導(dǎo)休特性，

2、也開始得到了應(yīng)用。半導(dǎo)休材料硅的生產(chǎn)歷史是比較年青的，約30年。美國是從1949～1951年從事半導(dǎo)體硅的制取研究和生產(chǎn)的。幾年后其產(chǎn)量就翻了幾翻，日本、西德、捷克斯洛伐克，丹麥等國家的生產(chǎn)量也相當(dāng)可觀的。從多晶硅產(chǎn)量來看，就79年來說，美國產(chǎn)量1620～1670噸。日本420～440噸。西德700～800噸。預(yù)計到85年美國的產(chǎn)量將達到2700噸、日本1040噸、西德瓦克化學(xué)電子有限公司的產(chǎn)量將達到3000噸。我國多晶硅生產(chǎn)比較分散，真正生產(chǎn)由58年有色金屬研究院開始研究，65第72頁共72頁

3、年投入生產(chǎn)。從產(chǎn)量來說是由少到多，到七七年產(chǎn)量僅達70～80噸，預(yù)計到85年達到300噸左右。二、硅的應(yīng)用半導(dǎo)體材料之所以被廣泛利用的原因是：耐高壓、硅器件體積小，效率高，壽命長，及可靠性好等優(yōu)點，為此硅材料越來越多地應(yīng)用在半導(dǎo)體器件上。硅的用途：1、作電子整流器和可控硅整流器，用于電氣鐵道機床，電解食鹽，有色金屬電解、各種機床的控制部分、汽車等整流設(shè)備上，用以代替直流發(fā)電機組，水銀整流器等設(shè)備。2、硅二極管，用于電氣測定儀器，電子計算機裝置，微波通訊裝置等。3、晶體管及集成電路，用于各種無線電

4、裝置，自動電話交換臺，自動控制系統(tǒng)，電視攝相機的接收機，計測儀器髟來代替真空管，在各種無線電設(shè)備作為放大器和振蕩器。4、太陽能電池，以單晶硅做成的太陽能電池，可以直接將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。三、提高多晶硅質(zhì)量的措施和途徑：為了滿足器件的要求，硅材料的質(zhì)量好壞，直接關(guān)系到晶體管的合格率與電學(xué)性能，隨著大規(guī)模集成電路和MOS集成電路的發(fā)展而獲得電路的高可靠性，適應(yīng)性。因此對半導(dǎo)體材料硅的要求越來越高。1、提高多晶硅產(chǎn)品質(zhì)量的措施：第72頁共72頁在生產(chǎn)過程中，主要矛盾是如何穩(wěn)定產(chǎn)品的質(zhì)量問題，搞好工藝衛(wèi)

5、生是一項最重要的操作技術(shù)，在生產(chǎn)實踐中要樹立“超純”觀念，養(yǎng)成嚴(yán)格的工藝衛(wèi)生操作習(xí)慣，注意操作者，操作環(huán)境及設(shè)備材料等方面奪產(chǎn)品的污染和影響，操作環(huán)境最好有潔凈室。潔凈室一般分為三級，它是以0。5U以上和5U以下的粒子在單位容積中的個數(shù)來分級的。a、100級，平均每單位體積（立方英尺）（1英尺=30。48㎝）中以0。5U以上大小粒子，不超過100個，5U以上的粒子全部沒有。b、10000級：平均單位體積（立方英尺）中，0。5U以上的大小粒子個數(shù)不超過10000個，5U以上的粒子在65個以小。c、

6、100000級：平均單位體積中0。5U以上的大小粒子不超過100000個，5U以上的粒子在700個以小。2、提高原料純度：決定產(chǎn)品質(zhì)量的因素很多，其中原料，中間化合物如硅鐵、液氯、氫氣、三氯氫硅等的雜質(zhì)的存在，對產(chǎn)品的質(zhì)量好壞是起決定性的因素。（原料純度越高，在制備過程中盡量減少沾污，就能制得高質(zhì)量的多品硅。）因此，在制備過程中盡量減少雜質(zhì)的沾污，提高原料有純度。3、強化精餾效果：第72頁共72頁在工業(yè)生產(chǎn)中，原料的提純幾乎成為提高產(chǎn)品純度的唯一手段。精餾法是化學(xué)提純領(lǐng)域的重點，如何提高精餾效果

7、和改進精餾設(shè)備，乃是精餾提純的中心課題，近年來發(fā)展了加壓精餾，固體吸附等化學(xué)提純方法。采用加壓精餾右明顯降低三氯氫硅中磷的含量、絡(luò)合提純效果明顯，鑒于絡(luò)合劑的提純及經(jīng)濟效果尚未很好的解決，因此至今未能投入大規(guī)模生產(chǎn)之中。在改進精餾設(shè)備方面，國內(nèi)外也作了相當(dāng)研究，為了強化汽、液傳熱、傳質(zhì)的效果，采用高效率的塔板結(jié)構(gòu)如浮動塔板，柱孔式塔板的精餾塔等。為了減少設(shè)備材質(zhì)對產(chǎn)品的沾污，采用含鉬低磷不銹鋼塔內(nèi)壁噴涂或內(nèi)襯F4～6及氟塑料材質(zhì)，最近我國以采用了耐腐蝕性能更好的鎳基合金，來提高產(chǎn)品質(zhì)量。4、氫還

8、原過程的改進及發(fā)展趨勢：在三氯氫硅氫還原中，用優(yōu)質(zhì)多晶硅細棒作沉積硅的載體，這對提高多晶硅的質(zhì)量有很重要的作用。采用鈀管或鈀膜凈化器獲得高純氫，除去其中的水和其它有害雜質(zhì)，降低多晶硅中氧含量和其它雜質(zhì)含量。為了防止在還原過程中引進雜質(zhì)而沾污產(chǎn)品，采用含鉬低磷不銹鋼或鎳基合金不銹鋼，或爐內(nèi)設(shè)置石英鐘罩來防止不銹鋼對產(chǎn)品的沾污。5、加強分析手段提高分析靈敏度：為了保證多晶桂的質(zhì)量，就必須要保證原料的純度，就得要加強化學(xué)、物理的分析檢測，一般采用光普、極普、質(zhì)普和氣相色普等分析手段進行檢測。隨著原料純