روند تصفیه میله سیلیکون چیست؟

میله های سیلیکون اجزای مهم در صنایع مختلف با فناوری از جمله تولید نیمه هادی ، تولید انرژی خورشیدی و الکترونیک هستند. من به عنوان یک تأمین کننده پیشرو در سیلیکون میله ها ، اغلب در مورد روند تصفیه میله سیلیکون سؤال می شود. در این وبلاگ ، من شما را از مرحله مرحله - مرحله ای برای تصفیه میله های سیلیکون برای اطمینان از کیفیت و مناسب بودن آنها برای برنامه های مختلف استفاده می کنم.

1. انتخاب مواد اولیه

اولین قدم در تصفیه میله سیلیکون ، انتخاب مواد اولیه با کیفیت بالا است. معمولاً از سیلیکون درجه متالورژی (MG - SI) به عنوان ماده شروع استفاده می شود. منیزیم - Si از کاهش سیلیس (SIO₂) در یک کوره قوس الکتریکی با منابع کربن مانند ذغال سنگ ، کک و تراشه های چوبی بدست می آید. با این حال ، Mg - Si به طور معمول دارای خلوص حدود 98 ٪ - 99 ٪ است که حاوی ناخالصی های مختلفی مانند آهن ، آلومینیوم ، کلسیم و سایر عناصر کمیاب است. این ناخالصی ها می توانند به طور قابل توجهی بر خصوصیات الکتریکی و فیزیکی میله های سیلیکون نهایی تأثیر بگذارند.

ما به عنوان یک تأمین کننده ، ما MG - Si خود را از معادن قابل اعتماد و تولیدکنندگان که از اقدامات دقیق کنترل کیفیت پیروی می کنند ، تهیه می کنیم. این تضمین می کند که ماده شروع از سطح ناخالصی نسبتاً کم برخوردار است ، که روند تصفیه بعدی را ساده می کند.

2. تصفیه شیمیایی - فرآیند زیمنس

پرکاربردترین روش برای تصفیه سیلیکون برای نیمه هادی و برنامه های خورشیدی با کیفیت بالا فرآیند زیمنس است. در اینجا مراحل اصلی درگیر است:

2.1 سنتز Trichlorosilane (Sihcl₃)

MG - Si برای اولین بار با گاز کلرید هیدروژن (HCl) در دماهای بالا (حدود 300 - 350 درجه سانتیگراد) در یک راکتور تختخواب سیال واکنش نشان می دهد. واکنش به شرح زیر است:
Si + 3HCL → Sihcl₃ + H₂
Trichlorosilane یک ترکیب فرار است و این واکنش به جدا کردن سیلیکون از بسیاری از ناخالصی های غیر فرار موجود در Mg - Si کمک می کند. در طی این مرحله ، ناخالصی هایی مانند آهن و آلومینیوم کلریدهای غیر فرار را تشکیل می دهند که به راحتی از مخلوط واکنش خارج می شوند.

2.2 تقطیر

Trichlorosilane تولید شده در مرحله قبل حاوی برخی ناخالصی ها است. از تقطیر برای تصفیه بیشتر Trichlorosilane استفاده می شود. از آنجا که ترکیبات مختلف دارای نقاط جوش متفاوتی هستند ، Trichlorosilane را می توان با تقطیر کسری از سایر ترکیبات و ناخالصی های کلر جدا کرد. این فرایند می تواند به سطح خلوص بسیار بالایی از تری کلروسیلان برسد ، با سطح ناخالصی به قطعات در هر میلیارد (PPB) کاهش می یابد.

2.3 رسوب سیلیکون

Trichlorosilane خالص سپس به یک راکتور رسوب منتقل می شود. در داخل راکتور ، میله های سیلیکون نازک (میله های بذر) با استفاده از گرمایش مقاومت الکتریکی به دمای بالا (حدود 1100 درجه سانتیگراد) گرم می شوند. گاز تری کلروسیلان به همراه گاز هیدروژن به راکتور وارد می شود. واکنش زیر در سطح میله های سیلیکون گرم شده رخ می دهد:
Sihcl₃ + H₂ → Si + 3Hcl
اتم های سیلیکون روی سطح میله های بذر رسوب می شوند و باعث رشد آنها به قطر می شوند. این فرآیند با دقت کنترل می شود تا از رشد یکنواخت و رسوب سیلیکون با کیفیت بالا اطمینان حاصل شود. با گذشت زمان ، میله های سیلیکون به قطر مورد نظر می رسند ، به طور معمول از چند سانتی متر تا بیش از 30 سانتی متر.

3 پالایش منطقه

پس از فرآیند زیمنس ، میله های سیلیکون هنوز هم ممکن است حاوی برخی ناخالصی های باقیمانده باشند. پالایش منطقه تکنیکی است که برای تصفیه بیشتر میله های سیلیکون استفاده می شود. در پالایش منطقه ، یک منطقه مذاب باریک در طول میله سیلیکون عبور می کند. با حرکت منطقه مذاب ، ناخالصی ها تمایل به حل شدن در سیلیکون مذاب و حرکت با منطقه دارند. با تکرار این فرآیند چندین بار ، ناخالصی ها می توانند در یک انتهای میله متمرکز شوند که می تواند قطع شود.

اصل پالایش منطقه بر اساس این واقعیت است که حلالیت ناخالصی ها در سیلیکون جامد و سیلیکون مذاب متفاوت است. برای بیشتر ناخالصی ها ، آنها در سیلیکون مذاب نسبت به سیلیکون جامد محلول تر هستند. این امر امکان حذف مؤثر ناخالصی ها و تولید میله های سیلیکون فوق العاده - خلوص را فراهم می کند.

4. دوپینگ (اختیاری)

بسته به کاربرد خاص ، میله های سیلیکون خالص ممکن است نیاز به دوپ شدن داشته باشند. دوپینگ فرآیند اضافه کردن مقادیر کمی از ناخالصی های خاص (دوپانت) به سیلیکون برای اصلاح خصوصیات الکتریکی آن است.

4.1 N - نوع دوپینگ را تایپ کنید

برای میله های سیلیکون نوع N ، از عناصری مانند فسفر یا آرسنیک به عنوان دوپانت استفاده می شود. این عناصر دارای یک الکترونی معتبر بیشتر از سیلیکون هستند. هنگامی که آنها در شبکه سیلیکون گنجانیده می شوند ، الکترون های اضافی به حامل های آزاد تبدیل می شوند و باعث افزایش هدایت سیلیکون می شوند. می توانید اطلاعات بیشتری در موردN نوع میله سیلیکوندر وب سایت ما

4.2 P - نوع دوپینگ

برای میله های سیلیکون P - نوع ، از عناصری مانند بور به عنوان دوپانت استفاده می شود. بور دارای یک الکترون با ارزش کمتر از سیلیکون است. هنگامی که بور در شبکه سیلیکون گنجانیده می شود ، "سوراخ هایی" ایجاد می کند که می تواند به عنوان حامل بار مثبت عمل کند و در نتیجه هدایت نوع P باشد.

اگر به میله های سیلیکونی بدون استفاده علاقه دارید ، که در بعضی از برنامه ها مورد استفاده قرار می گیرد که در آن دوپینگ و خلوص بالا و عمدی مورد نیاز است ، می توانید از ما بازدید کنیدمیله سیلیکون بدون استفادهصفحه و برای کسانی که به میله های سیلیکون دوپ شده احتیاج دارند ، مامیله سیلیکونی دوپ شدهبخش اطلاعات مفصلی را ارائه می دهد.

5. کنترل کیفیت

در طول فرآیند تصفیه ، اقدامات دقیق کنترل کیفیت انجام می شود. از تکنیک های مختلف تحلیلی برای نظارت بر خلوص و خصوصیات میله های سیلیکون استفاده می شود. به عنوان مثال ، از طیف سنجی جرمی یون ثانویه (SIMS) می توان برای تشخیص ناخالصی های ردیابی در سطوح بسیار پایین استفاده کرد. اندازه گیری مقاومت الکتریکی نیز انجام می شود تا اطمینان حاصل شود که میله های سیلیکون دارای خواص الکتریکی مورد نظر هستند.

پایان

فرایند تصفیه میله سیلیکون یک فرایند پیچیده و چند مرحله ای است که به فناوری پیشرفته و کنترل کیفیت دقیق نیاز دارد. از انتخاب مواد اولیه گرفته تا دوپینگ نهایی و کنترل کیفیت ، هر مرحله نقش مهمی در تعیین کیفیت و عملکرد میله های سیلیکون دارد.

ما به عنوان یک تأمین کننده میله های سیلیکون ، ما متعهد هستیم که میله های سیلیکونی با کیفیت بالا را ارائه دهیم که نیازهای متنوع مشتریان را برآورده می کند. این که آیا شما در صنعت نیمه هادی ، بخش انرژی خورشیدی یا سایر زمینه های فناوری پیشرفته هستید ، میله های سیلیکون ما می توانند عملکرد بسیار خوبی را ارائه دهند.

اگر علاقه مند به خرید میله های سیلیکون برای پروژه های خود هستید ، ما از شما دعوت می کنیم تا برای کسب اطلاعات بیشتر با ما تماس بگیرید و در مورد الزامات خاص خود صحبت کنید. تیم متخصصان ما آماده است تا در یافتن مناسب ترین محصولات Silicon Rod برای برنامه های شما به شما کمک کند.

منابع

• Sze ، SM (1981). فیزیک دستگاه های نیمه هادی. جان ویلی و پسران.
• Madou ، MJ (2002). اصول ساخت میکرو: علم مینیاتوریزاسیون. مطبوعات CRC.
• پیررت ، RF (1996). اصول نیمه هادی پیشرفته. آدیسون - وسلی.