半导体模压机原理

半导体模压机具有主动程序控制功用和先进牢靠的液压体系。模压机可以实现主动恒温，主动放气，主动脱模和主动控制时间。模压机选用机械连杆机构，以保证鞋硫化过程中不会发霉，开胶和脱胶。因为倒置的鞋面十分洁净，所以可以出产高质量的长筒，中帮和低帮军鞋。运用模压机时，当活塞位于底部时，液压体系通过补偿油泵注入液压油。气体在进口压力下通过进口进气阀进入膜腔，反向隔阂被推到膜腔的底部。隔阂腔内充满气体。当曲轴旋转时，活塞从底部移动到顶部。液压油体系的压力升高。当液压油压力达到紧缩气体压力时，隔阂将移动到腔体顶部以紧缩气体。该体系是“气体紧缩体系＇。液压油体系包含曲轴，活塞和由电动机驱动的连杆。活塞往复运动以发生液压油压力并将底部隔阂推向气体侧，从而紧缩气体并排出气体。液压体系的另一个组件是补偿油泵，止回阀和压力调节阀，以保证在紧缩循环期间液压油体系始终处于充满液压油的状况。在紧缩过程中，止回阀将液压油与补偿油泵阻隔，以避免液压油倒流。同时，压力调节阀控制液压油压力，从而构成液压油体系的压力。该体系是＇液压油体系＇。模压机是两个体系的组合－液压油体系和气体紧缩体系。金属膜片将两部分完全阻隔。气体紧缩体系：气体紧缩体系包含三层金属膜片以及气体进口和出口阀。

模压机是一种特殊的制鞋设备，结合了鞋底的硫化，压制和成型。

（1）

硅的主要来源是石英砂（二氧化硅），硅元素和氧元素通过共价键连接在一起。因此需要将氧元素从二氧化硅中分离出来，换句话说就是要将硅还原出来，采用的方法是将二氧化硅和碳元素（可以用煤、焦炭和木屑等）一起在电弧炉中加热至2100°C左右，这时碳就会将硅还原出来。化学反应方程式为：SiO2 (s) + 2C (s) = Si (s) + 2CO (g)（吸热）

（2）

上一步骤中得到的硅中仍有大约2%的杂质，称为冶金级硅，其纯度与半导体工业要求的相差甚远，因此还需要进一步提纯。方法则是在流化床反应器中混合冶金级硅和氯化氢气体，最后得到沸点仅有31°C的三氯化硅。化学反应方程式为：Si (s) + 3HCl (g) = SiHCl3 (g) + H2 (g)（放热）

(3）

随后将三氯化硅和氢气的混合物蒸馏后再和加热到1100°C的硅棒一起通过气相沉积反应炉中，从而除去氢气，同时析出固态的硅，击碎后便成为块状多晶硅。这样就可以得到纯度为99.9999999%的硅，换句话说，也就是平均十亿个硅原子中才有一个杂质原子。

（4）

进行到目前为止，半导体硅晶体对于芯片制造来说还是太小，因此需要把块状多晶硅放入坩埚内加热到1440°C以再次熔化 。为了防止硅在高温下被氧化，坩埚会被抽成真空并注入惰性气体氩气。之后用纯度99.7%的钨丝悬挂硅晶种探入熔融硅中，晶体成长时，以2~20转/分钟的转速及3~10毫米/分钟的速率缓慢从熔液中拉出：

探入晶体“种子”

长出了所谓的“肩部”

长出了所谓的“身体”

这样一段时间之后就会得到一根纯度极高的硅晶棒，理论上最大直径可达45厘米，最大长度为3米。

以上所简述的硅晶棒制造方法被称为切克劳斯法（Czochralski process，也称为柴氏长晶法），此种方法因成本较低而被广泛采用，除此之外，还有V-布里奇曼法（Vertikalern Bridgman process）和浮动区法（floating zone process）都可以用来制造单晶硅。

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