Silikon çubuk saflaştırma işlemi nedir?

Silikon çubuklar, yarı iletken üretimi, güneş enerjisi üretimi ve elektronikler dahil olmak üzere çeşitli yüksek teknoloji endüstrilerindeki önemli bileşenlerdir. Önde gelen silikon çubuklar tedarikçisi olarak, sık sık silikon çubuk saflaştırma işlemi sorulur. Bu blogda, farklı uygulamalar için yüksek kalitelerini ve uygunluklarını sağlamak için silikon çubukları arıtma adım sürecinden geçeceğim.

1. Hammadde seçimi

Silikon çubuk saflaştırmasındaki ilk adım, yüksek kaliteli hammaddelerin seçimidir. Genellikle, başlangıç malzemesi olarak metalurjik - sınıf silikon (mg - si) kullanılır. Mg - Si, kömür, kola ve ahşap yongalar gibi karbon kaynakları olan bir elektrik ark fırında silis (Sio₂) azaltılmasından elde edilir. Bununla birlikte, Mg - Si tipik olarak demir, alüminyum, kalsiyum ve diğer eser elementler gibi çeşitli safsızlıklar içeren yaklaşık% 98 -% 99'dur. Bu safsızlıklar, son silikon çubukların elektrik ve fiziksel özelliklerini önemli ölçüde etkileyebilir.

Bir tedarikçi olarak, MG - Si'imizi güvenilir madenlerden ve katı kalite kontrol önlemlerini takip eden üreticilerden kaynaklıyoruz. Bu, başlangıç malzemesinin, sonraki saflaştırma işlemini basitleştiren nispeten düşük bir safsızlık seviyesine sahip olmasını sağlar.

2. Kimyasal saflaştırma - Siemens süreci

Yarı iletken ve yüksek kaliteli güneş uygulamaları için silikonun saflaştırılması için en yaygın kullanılan yöntem Siemens sürecidir. İşte ilgili ana adımlar:

2.1. Triklorosilan (SIHCL₃) sentezi

Mg - Si ilk olarak akışkanlaştırılmış bir reaktörde yüksek sıcaklıklarda (yaklaşık 300 - 350 ° C) hidrojen klorür (HC1) gazı ile reaksiyona sokulur. Reaksiyon aşağıdaki gibidir:
Si + 3HCl → SIHCL₃ + H₂
Triklorosilan uçucu bir bileşiktir ve bu reaksiyon, silikonun mg - si'de bulunan uçucu olmayan safsızlıkların çoğundan ayırmaya yardımcı olur. Bu adım sırasında, demir ve alüminyum gibi safsızlıklar, reaksiyon karışımından kolayca çıkarılabilen uçucu olmayan klorürler oluşturur.

2.2. Damıtma

Önceki adımda üretilen triklorosilan bazı safsızlıklar içerir. Damıtma, triklorosilanı daha fazla saflaştırmak için kullanılır. Farklı bileşikler farklı kaynama noktalarına sahip olduğundan, triklorosilan fraksiyonel damıtma ile diğer klorlu bileşiklerden ve safsızlıklardan ayrılabilir. Bu işlem çok yüksek saflıkta triklorosilan seviyesine ulaşabilir, safsızlık seviyeleri milyar başına parçalara (PPB) azalır.

2.3. Silikonun birikmesi

Saflaştırılmış triklorosilan daha sonra bir biriktirme reaktörüne taşınır. Reaktörün içinde, ince silikon çubuklar (tohum çubukları) elektrik direnci ısıtması kullanılarak yüksek bir sıcaklığa (yaklaşık 1100 ° C) ısıtılır. Triklorosilan gazı, hidrojen gazı ile birlikte reaktöre sokulur. Aşağıdaki reaksiyon ısıtılmış silikon çubukların yüzeyinde meydana gelir:
SIHCL₃ + H₂ → Si + 3HCl
Silikon atomları tohum çubuklarının yüzeyine birikir ve çapta büyümelerine neden olur. Bu işlem, düzgün büyüme ve yüksek kaliteli silikon birikimi sağlamak için dikkatle kontrol edilir. Zamanla, silikon çubuklar, tipik olarak birkaç santimetreden 30 santimetrenin üzerine arasında değişen istenen çapa ulaşır.

3. Bölge Rafinasyonu

Siemens sürecinden sonra, silikon çubuklar hala bazı kalıntı safsızlıklar içerebilir. Bölge rafinasyonu, silikon çubukları daha da arındırmak için kullanılan bir tekniktir. Bölge rafinasyonunda, silikon çubuğun uzunluğu boyunca dar bir erimiş bölge geçirilir. Erimiş bölge hareket ettikçe, safsızlıklar erimiş silikonda çözülme ve bölge ile hareket etme eğilimindedir. Bu işlemi defalarca tekrarlayarak, kirlilikler çubuğun bir ucunda konsantre edilebilir, bu da kesilebilir.

Bölge rafinasyonunun arkasındaki prensip, katı silikon ve erimiş silikondaki safsızlıkların çözünürlüğünün farklı olması gerçeğine dayanmaktadır. Çoğu safsızlık için erimiş silikonda katı silikondan daha fazla çözünürler. Bu, safsızlıkların etkili bir şekilde çıkarılmasına ve ultra yüksek saflıkta silikon çubukların üretilmesine izin verir.

4. Doping (isteğe bağlı)

Spesifik uygulamaya bağlı olarak, saflaştırılmış silikon çubukların katlanması gerekebilir. Doping, elektriksel özelliklerini değiştirmek için silikona kasıtlı olarak az miktarda belirli safsızlık (dopantlar) ekleme işlemidir.

4.1. N - Tip Doping

N tipi silikon çubuklar için, fosfor veya arsenik gibi elemanlar katkılar olarak kullanılır. Bu elementlerin silikondan bir değerlik elektronuna daha fazla sahiptir. Silikon kafesine dahil edildiklerinde, ekstra elektronlar serbest taşıyıcılar haline gelir ve silikonun iletkenliğini arttırır. Hakkında daha fazla bilgi bulabilirsinizN tip silikon çubukWeb sitemizde.

4.2. P - Tip Doping

P - tipi silikon çubuklar için, bor gibi elemanlar katkılar olarak kullanılır. Bor, silikondan daha az bir değerlik elektronuna sahiptir. Bor silikon kafesine dahil edildiğinde, pozitif yük taşıyıcıları olarak işlev görebilen "delikler" oluşturur ve bu da p -tip iletkenliğine neden olur.

Yüksek saflığın ve kasıtlı dopingin gerekmediği bazı uygulamalarda kullanılan, olumsuz silikon çubuklarla ilgileniyorsanız,Gözdensüz silikon çubuksayfa. Ve doped silikon çubuklara ihtiyaç duyanlar için bizimDoplu silikon çubukBölüm ayrıntılı bilgi sağlar.

5. Kalite Kontrolü

Saflaştırma işlemi boyunca katı kalite kontrol önlemleri uygulanır. Silikon çubukların saflığını ve özelliklerini izlemek için çeşitli analitik teknikler kullanılır. Örneğin, ikincil iyon kütle spektrometrisi (SIMS), çok düşük seviyelerde iz safsızlıklarını tespit etmek için kullanılabilir. Silikon çubukların istenen elektriksel özelliklere sahip olmasını sağlamak için elektriksel direnç ölçümleri de yapılır.

Çözüm

Silikon çubuk saflaştırma işlemi, ileri teknoloji ve katı kalite kontrolü gerektiren karmaşık ve çok adımlı bir süreçtir. Hammadde seçiminden son doping ve kalite kontrolüne kadar, her adım silikon çubukların kalitesinin ve performansının belirlenmesinde önemli bir rol oynar.

Bir silikon çubuk tedarikçisi olarak, müşterilerimizin farklı ihtiyaçlarını karşılayan yüksek kaliteli silikon çubuklar sağlamaya kararlıyız. İster yarı iletken endüstrisinde, güneş enerjisi sektörü veya diğer yüksek teknoloji alanlarında olun, silikon çubuklarımız mükemmel performans sunabilir.

Projeleriniz için silikon çubuk satın almakla ilgileniyorsanız, sizi daha fazla bilgi için bizimle iletişime geçmeye ve özel gereksinimlerinizi tartışmaya davet ediyoruz. Uzman ekibimiz, uygulamalarınız için en uygun silikon çubuk ürünlerini bulmanıza yardımcı olmaya hazırdır.

Referanslar

• Sze, SM (1981). Yarı iletken cihazların fiziği. John Wiley & Sons.
• Madou, MJ (2002). Mikrofabrikasyonun temelleri: Minyatürleştirme bilimi. CRC Press.
• Pierret, RF (1996). Gelişmiş yarı iletken temelleri. Addison - Wesley.