半导体所用的高纯硅是如何提纯到 99.999999999% 的?

半导体所用的高纯硅是如何提纯到 99.999999999% 的?,第1张

利用掺杂硅与单晶硅的熔点差异来提纯的。

简单说一块粗硅圆柱体置于惰性气体环境中,中间套一个加热环,加热到硅的熔点附近,加热环从硅圆柱体一段开始,含杂质的硅熔点较低,呈熔融状态,然后加热环缓慢的向另一端移动,这时候杂质会随着加热环的移动向一段移动,后面的硅重新结晶得到单晶硅。

最后杂质集中到硅棒一段,整个硅棒就提纯了。反复多次进行,就可得到极高纯度的单晶硅。

旋转提拉的过程中,在固液界面上杂质在两相中重新分配,绝大多数都留在了液相里,于是上面就形成了高纯度的单晶硅硅锭。这样就从99.99%的硅制得99.99999999(好多9)%的硅单质。

目前国际上能生产电子级高纯硅的国家不多,欧美和日本相对比较发达。在我国研制并生产电子级高纯硅的有陕西黄河水电和江苏鑫华半导体

工业角度中因为生产体量大,在保证其品质的基础上有成本与盈利方面的压力,所以对工艺流程要求的更严苛。具体的技术细节一般为各公司核心机密,是受到严格管控的。

问题一:硅为什么可以作为半导体,结构化学 半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。

硅晶体中没有明显的自由电子,能导电,但导电率不及金属,且随温度升高而增加,具有半导体性质。

问题二:从微观角度来说硅为什么可以作半导体材料 因为晶体硅具有一个非常重要的特性――单方向导电,也就是说,电流只能从一端流向另一端,制作半导体器件的原材料就需要具有有这种特有的特性材料。

多角度解释:

(1)热敏性 半导体材料的电阻率与温度有密切的关系.温度升高,半导体的电阻率会明显变小.例如纯锗(Ge),温度每升高10度,其电阻率就会减少到原来的一半.

(2)光电特性 很多半导体材料对光十分敏感,无光照时,不易导电;受到光照时,就变的容易导电了.例如,常用的硫化镉半导体光敏电阻,在无光照时电阻高达几十兆欧,受到光照时电阻会减小到几十千欧.半导体受光照后电阻明显变小的现象称为“光导电”.利用光导电特性制作的光电器件还有光电二极管和光电三极管等.

近年来广泛使用着一种半导体发光器件--发光二极管,它通过电流时能够发光,把电能直接转成光能.目前已制作出发黄,绿,红,蓝几色的发光二极管,以及发出不可见光红外线的发光二极管.

另一种常见的光电转换器件是硅光电池,它可以把光能直接转换成电能,是一种方便的而清洁的能源.

(3)搀杂特性 纯净的半导体材料电阻率很高,但掺入极微量的“杂质”元素后,其导电能力会发生极为显著的变化.例如,纯硅的电阻率为214×1000欧姆/厘米,若掺入百万分之一的硼元素,电阻率就会减小到0.4欧姆/厘米.因此,人们可以给半导体掺入微量的某种特定的杂质元素,精确控制它的导电能力,用以制作各种各样的半导体器件

半导体的导电性能比导体差而比绝缘体强.实际上,半导体与导体、绝缘体的区别在不仅在于导电能力的不同,更重要的是半导体具有独特的性能(特性).

1. 在纯净的半导体中适当地掺入一定种类的极微量的杂质,半导体的导电性能就会成百万倍的增加―-这是半导体最显著、最突出的特性.例如,晶体管就是利用这种特性制成的.

2. 当环境温度升高一些时,半导体的导电能力就显著地增加;当环境温度下降一些时,半导体的导电能力就显著地下降.这种特性称为“热敏”,热敏电阻就是利用半导体的这种特性制成的.

3. 当有光线照射在某些半导体时,这些半导体就像导体一样,导电能力很强;当没有光线照射时,这些半导体就像绝缘体一样不导电,这种特性称为“光敏”.例如,用作自动化控制用的“光电二极管”、“光电三极管”和光敏电阻等,就是利用半导体的光敏特性制成的.

由此可见,温度和光照对晶体管的影响很大.因此,晶体管不能放在高温和强烈的光照环境中.在晶体管表面涂上一层黑漆也是为了防止光照对它的影响.最后,明确一个基本概验:所谓半导体材料,是一种晶体结构的材料,故“半导体”又叫“晶体”.

P性半导体和N型半导体----前面讲过,在纯净的半导体中加入一定类型的微量杂质,能使半导体的导电能力成百万倍的增加.加入了杂质的半导体可以分为两种类型:一种杂质加到半导体中去后,在半导体中会产生大量的带负电荷的自由电子,这种半导体叫做“N型半导体”(也叫“电子型半导体”);另一种杂质加到半导体中后,会产生大量带正电荷的“空穴”,这种半导体叫“P型半导体”(也叫“空穴型半导体”).例如,在纯净的半导体锗中,加入微量的杂质锑,就能形成N型半导体.同样,如果在纯净的锗中,加入微量的杂质铟,就形成P型半导体.

一个PN结构成晶体二极管----设法把P型半导体(有大量的带正电荷的空穴)和N型半导体(有大量的带负电荷的自由电子)结合在一起,见图1所示.

图1

在P型半导体的N型半导体相结合的地方,就会形成一个特殊的薄层,这个特殊的薄层就叫“PN结”.晶体二极管实际上就是由一个PN结构成的(见图1).

例......>>

问题三:二氧化硅是不是半导体?硅是不是半导体? 10分 二氧化硅是绝缘体 半导体是导电性介于导体和绝缘体之间的一种物质,晶体硅是半导体

问题四:硅和锗为什么属于半导体? 因为它们的导电性能介于导体与绝缘体之间。所以称为半导体。其是构成现代电子产品的基础。

问题五:二氧化硅是不是半导体?硅是不是半导体? 二氧化硅不是半导体 他做光纤硅是半导体

wafer在半导体中的意思是晶圆

wafer为晶圆,由纯硅(Si)构成。一般分为6英寸、8英寸、12英寸规格不等,晶片基于wafer上生产出来。

Wafer上一个小块晶片晶圆体学名die,封装后成为一个颗粒。

一片载有NandFlash晶圆的wafer首先经过切割,测试后将完好的、稳定的、足容量的die取下,封装形成日常所见的NandFlash芯片。


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