什么样的石头是制造半导体的主要材料?

什么样的石头是制造半导体的主要材料?,第1张

就是普通砂子。工艺流程:首先是硅提纯,将沙石原料放入一个温度约为2000 ℃,并且有碳源存在的电弧熔炉中,在高温下,碳和沙石中的二氧化硅进行化学反应(碳与氧结合,剩下硅),得到纯度约为98%的纯硅,又称作冶金级硅,这对微电子器件来说不够纯,因为半导体材料的电学特性对杂质的浓度非常敏感,因此对冶金级硅进行进一步提纯:将粉碎的冶金级硅与气态的氯化氢进行氯化反应,生成液态的硅烷,然后通过蒸馏和化学还原工艺,得到了高纯度的多晶硅,其纯度高达99.999999999%,成为电子级硅。

接下来是单晶硅生长,最常用的方法叫直拉法。如下图所示,高纯度的多晶硅放在石英坩埚中,并用外面围绕着的石墨加热器不断加热,温度维持在大约1400 ℃,炉中的空气通常是惰性气体,使多晶硅熔化,同时又不会产生不需要的化学反应。为了形成单晶硅,还需要控制晶体的方向:坩埚带着多晶硅熔化物在旋转,把一颗籽晶浸入其中,并且由拉制棒带着籽晶作反方向旋转,同时慢慢地、垂直地由硅熔化物中向上拉出。熔化的多晶硅会粘在籽晶的底端,按籽晶晶格排列的方向不断地生长上去。因此所生长的晶体的方向性是由籽晶所决定的,在其被拉出和冷却后就生长成了与籽晶内部晶格方向相同的单晶硅棒。用直拉法生长后,单晶棒将按适当的尺寸进行切割,然后进行研磨,将凹凸的切痕磨掉,再用化学机械抛光工艺使其至少一面光滑如镜,晶圆片制造就完成了。

1.可作填充剂,例如:用作环氧胶黏剂的填充剂;

2.用作分析试剂,气体分析时用作二氧化碳、二氧化硫吸收剂,光谱分析试剂,高纯试剂用于半导体生产中的外延、扩散工序,实验室氨气的干燥及醇类脱l水等;

3.用作原料,可制造电石、纯碱、漂白粉等,也用于制革、废水净化,氢氧化钙及各种钙化合物;

4.可用作建筑材料、冶金助熔剂,水泥速凝剂,荧光粉的助熔剂。

5.用作植物油脱色剂,药物载体,土壤改良剂和钙肥;

6.还可用于耐火材料、干燥剂;

7.可配制农机1、2号胶和水下环氧胶黏剂,还用作与2402树脂预反应的反应剂;

8.用于酸性废水处理及污泥调质;

9.还可用作锅炉停用保护剂,利用石灰的吸湿能力,使锅炉水汽系统的金属表面保持干燥,防止腐蚀,适用于低压、中压、小容量汽包锅炉的长期停用保护;

(1)73g        4N A

(2)12mol/L

(3)SiO 2 +2C Si(粗)+2CO↑    SiO 2 +2OH - =SiO 3 2- +H 2 O

(4)12.65

试题分析:(1)25℃101KPa条件下气体摩尔体积为24.5L/mol,49L HCl气体的物质的量为2mol,其质量为2mol×36.5g/mol=73g,两个反应共转移电子个数为4N A 。

(2)溶质质量为73g,水的质量为127g,所以溶液体积为200g/1.20g/mL=1/6L,则盐酸的物质的量浓度是2mol/1/6L=12mol/L。

(3)制取粗硅是用碳还原二氧化硅,其方程式为SiO 2 +2C Si(粗)+2CO↑,石英的主要成分是SiO 2 ,与烧碱反应制取水玻璃,反应的离子方程式为SiO 2 +2OH - =SiO 3 2- +H 2 O。

(4)10t这种玻璃中含Na 2 O1.3t,CaO1.17t,SiO 2 7.53t,由CaCO 3~ CaO可计算出所需CaCO 3 的质量,同理可算出纯碱、石英的质量,约为12.65t。


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