Производство кремниевых вафель

Sio2Си и CO2

Si 3HCl и SiHCl3H2

Реакция гидрохлорации в FBR делает газичный продукт, который составляет около 90% трихлоросилейн (SiHCl3). Остальные 10% газа, добываемого на этом этапе, в основном тетрахлоросилейн, SiCl4, с некоторыми dichlorosilane, SiH2Cl2. Эта газовая смесь проходит через ряд дробных дистилляций, которые очищают трихлоросилейн и собирать и повторно использовать тетрахлоросилейн и dichlorosilane по-продуктов. Этот процесс очистки производит чрезвычайно чистый трихлоросилейн с основными примесями в низких частях на миллиард диапазона. Очищенный, твердый поликристаллический кремний производится из высокой чистоты трихлоросилейна с использованием метода, известного как "Процесс Siemens". В этом процессе трихлоросилен разбавляется водородом и подается в химический реактор осаждения пара. Там условия реакции корректируются таким образом, что поликристаллический кремний откладывается на электрически нагретых кремниевых стержнях в соответствии с обратной реакцией трихлоросилана:

SiHCl3H2Си 3HC

По-продукты от реакции осаждения (H2, HCl, SiHCl3, SiCl4и SiH2Cl2) отлова и переработки через процесс производства и очистки трихлоросилейна, как показано на рисунке 2. Химия процессов производства, очистки и осаждения кремния, связанных с полупроводниковым кремнием, сложнее, чем это простое описание. Существует также ряд альтернативных химических методов, которые могут использоваться и используются для производства поликремния.

Более высокая чистота кремния может быть произведена методом, известным как Float зоны (F) переработки. В этом методе, поликристаллический слиток кремния устанавливается вертикально в камере роста, либо в вакууме или инертной атмосфере. Слиток не соотвеся ни с одним из компонентов камеры, за исключением окружающего газа и кристалла семян известной ориентации у его основания (рисунок 4). Слиток нагревается с помощью бесконтактных радиочастотных (RF) катушек, которые устанавливают зону расплавленного материала в слиток, как правило, около 2 см толщиной. В процессе ФЗ стержень движется вертикально вниз, позволяя расплавленной зоне двигаться вверх по длине слитка, толкая примеси впереди расплава и оставляя после себя высокоочищенные одиночные кристаллические кремния. Кремниевые F', имеют резистенции до 10 000 ом-см.

Заключительный этап производства кремниевых пластин включает в себя химическиТравленияот любых поверхностных слоев, которые, возможно, накопили повреждения кристалла и загрязнения во время распиливания, шлифования и плеск; Следуютхимическая механическая полировка(CMP) для получения высоко отражающей, царапины и повреждения свободной поверхности на одной стороне пластины. Химический etch осуществляется с использованием травления раствор гидрофторной кислоты (HF), смешанной с азотными и уксусными кислотами, которые могут растворить кремний. В CMP ломтики кремния устанавливаются на носитель и помещаются в машину CMP, где они проходят комбинированную химическую и механическую полировку. Как правило, CMP использует жесткий полиуретан полировки площадку в сочетании с суспензией мелко рассеянных глинозема или кремнезема абразивных частиц в щелочном растворе. Готовым продуктом процесса CMP является кремниевая пластина, с которой мы, как пользователи, знакомы. Он имеет высокую отражающую, царапины и повреждения свободной поверхности с одной стороны, на которой полупроводниковые устройства могут быть изготовлены.

В таблице 1 приводится список элементарных и бинарных (два элемента) составных полупроводников наряду с характером разрыва в диапазоне и его величиной. В дополнение к бинарным соединения полупроводников, ternary (три элемента) соединения полупроводников также известны и используются в изготовлении устройств. Тернальные соединения полупроводников включают такие материалы, как алюминиевый арсенид галлия, AlGaAs, ингий галлия арсенид, InGaAs и ингий алюминиевый арсенид, InAlAs. Кварвартнари (четыре элемента) соединения полупроводников также известны и используются в современной микроэлектроники.

Уникальная светоизлучающее способность сложных полупроводников обусловлена тем, что они являются полупроводниками прямого разрыва полосы. Таблица 1 обозначает, какие полупроводники обладают этим свойством. Длина волны света, испускаемого устройствами, построенными из полупроводников прямого зазора полосы, зависит от энергии зазора полосы. Умело инжиниринг диапазона разрыв структуры композитных устройств, построенных из различных соединений полупроводников с прямыми зазорами полосы, инженеры смогли производить твердое состояние светоизлучающих устройств, которые варьируются от лазеров, используемых в волоконно-оптических коммуникаций для высокой эффективности светодиодные лампочки. Подробное обсуждение последствий прямых и косвенных разрывов полос в полупроводниковых материалах выходит за рамки этой работы.

Простые, бинарные соединения полупроводников могут быть подготовлены оптом, и одиночные кристаллические пластины производятся процессами, аналогичными тем, которые используются в производстве кремниевых пластин. GaAs, InP и другие сложные полупроводниковые слитки могут быть выращены с использованием метода Czochralski или Bridgman-Stockbarger с вафлями, приготовленными таким же образом, как производство кремниевых пластин. Поверхностное кондиционирование сложных полупроводниковых пластин (т.е. делает их отражающими и плоскими) осложняется тем, что присутствуют по крайней мере два элемента и эти элементы могут по-разному реагировать с эхантами и абразивами.

Таблица 1. Элементарные полупроводники и полупроводники бинарных соединений.