단결정 실리콘 로드의 제조방법은 무엇인가요?

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실리콘의 주원료는 석영모래(실리카)이며, 실리콘 원소와 산소 원소는 *** 원자가 결합으로 연결되어 있습니다. 따라서 실리카에서 산소성분을 분리하는 방법, 즉 실리콘을 환원시키는 방법이 필요하며, 전기로에서 실리카와 탄소성분(석탄, 코크스, 우드칩 등)을 가열하는 방법이 사용된다. 약 2100°C까지 탄소는 실리콘을 감소시킵니다. 화학 반응식은 다음과 같습니다. SiO2(s) + 2C(s) = Si(s) + 2CO(g)(흡열)

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이전 단계에서 구함 실리콘에는 여전히 약 2%의 불순물이 남아 있는데, 이를 금속 등급 실리콘이라고 합니다. 그 순도는 반도체 산업에서 요구하는 수준과는 거리가 멀기 때문에 추가 정제가 필요합니다. 유동층 반응기에서 금속등급 실리콘과 염화수소 가스를 혼합해 최종적으로 끓는점이 31°C에 불과한 삼염화규소를 얻는 방법이다. 화학 반응식은 다음과 같습니다. Si(s) + 3HCl(g) = SiHCl3(g) + H2(g)(발열)

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그런 다음 삼염소화 혼합물을 만든 후 실리콘과 수소가 증류되어 1100°C로 가열된 실리콘 로드와 함께 기상증착 반응기를 통과함으로써 수소가 제거되고 고체 실리콘이 침전되어 벌크 폴리실리콘이 됩니다. 이렇게 하면 순도 99.9999999%의 실리콘을 얻을 수 있다. 즉, 평균 10억 개의 실리콘 원자 중 불순물 원자가 1개만 존재한다는 뜻이다.

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지금까지 반도체 실리콘 결정은 여전히 ​​칩 제조에 너무 작기 때문에 벌크 폴리실리콘을 도가니에 넣고 1440°C 이상으로 가열해야 합니다. 다시 녹여라. 실리콘이 고온에서 산화되는 것을 방지하기 위해 도가니를 비우고 불활성 가스 아르곤으로 채웁니다. 그런 다음 순도 99.7%의 텅스텐 와이어를 사용하여 실리콘 종자 결정을 용융된 실리콘에 걸어 놓습니다. 결정이 성장하면 2~20rpm의 속도와 3~10의 속도로 천천히 용융물 밖으로 끌어냅니다. mm/min:

수정 "씨앗"을 찌르세요

소위 "어깨"를 성장시키세요

소위 "몸"을 성장시키세요

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이렇게 하면 일정 시간이 지나면 이론상 최대 직경이 45cm이고 최대 길이가 3m인 매우 순도가 높은 실리콘 수정 막대를 얻을 수 있습니다.

위에서 간략히 설명한 실리콘 잉곳 제조 방법을 초크랄스키 공정(초크랄스키 공정이라고도 함)이라고 합니다. 이 방법은 비용이 저렴하기 때문에 널리 사용됩니다. (Vertikalern Bridgman 공정)과 단결정 실리콘을 제조하는 데 사용할 수 있는 플로팅 존 공정(floating zone process)이 있습니다.