工業硅怎麼制備半導體硅

③ 工業硅製作

金屬硅又稱結晶硅或工業硅，其主要用途是作為非鐵基合金的添加劑。 硅是非金屬元素，呈灰色，有金屬色澤，性硬且脆。硅的含量約佔地殼質量的26%；原子量為28.80；密度為2.33g/m3；熔點為1410°C；沸點為2355°C；電阻率為2140Ω.m。 金屬硅的牌號：按照金屬硅中鐵、鋁、鈣的含量，可把金屬硅分為553、441、411、421、3303、3305、2202、2502、1501、1101等不同的牌號。金屬硅的附加產品:包括硅微粉,邊皮硅，黑皮硅，金屬硅渣等。其中硅微粉也稱硅粉、微硅粉或硅灰，它廣泛應用於耐火材料和混凝土行業 金屬硅的用途：金屬硅（Si）是工業提純的單質硅，主要用於生產有機硅、製取高純度的半導體材料以及配製有特殊用途的合金等。
（1）生產硅橡膠、硅樹脂、硅油等有機硅
硅橡膠彈性好，耐高溫，用於製作醫療用品、耐高溫墊圈等。
硅樹脂用於生產絕緣漆、高溫塗料等。
硅油是一種油狀物，其粘度受溫度的影響很小，用於生產高級潤滑劑、上光劑、流體彈簧、介電液體等，還可加工成無色透明的液體，作為高級防水劑噴塗在建築物表面。
（2）製造高純半導體
現代化大型集成電路幾乎都是用高純度金屬硅製成的，而且高純度金屬硅還是生產光纖的主要原料，可以說金屬硅已成為信息時代的基礎支柱產業。
（3）配製合金
硅鋁合金是用量最大的硅合金。硅鋁合金是一種強復合脫氧劑，在煉鋼過程中代替純鋁可提高脫氧劑利用率，並可凈化鋼液，提高鋼材質量。硅鋁合金密度小，熱膨脹系數低，鑄造性能和抗磨性能好，用其鑄造的合金鑄件具有很高的抗擊沖擊能力和很好的高壓緻密性，可大大提高使用壽命，常用其生產航天飛行器和汽車零部件。
硅銅合金具有良好的焊接性能，且在受到沖擊時不易產生火花，具有防爆功能，可用於製作儲罐。
鋼中加入硅製成硅鋼片，能大大改善鋼的導磁性，降低磁滯和渦流損失，可用其製造變壓器和電機的鐵芯，提高變壓器和電機的性能。隨著科學技術的發展，金屬硅的應用領域還將進一步擴大金屬硅的主要產區:金屬硅主要分布在西南地區的雲南，四川，貴州，廣西，華中的湖南，湖北，華東的福建地區，東北地區主要是黑龍江的黑河，臨江地帶，吉林和遼寧，內蒙古，其中陝西青海等地也有廠家生產。

④ 硅料是怎麼生成的 國內情況

太陽能級硅如何製造

在半導體工業上主要有Siemens和流化床FBR(Fludized Bed Ractor)來制備高純多晶硅材料,Siemens採用高純SiHCl3作為原料，而FBR是採用SiH4為原料。對於太陽能級多晶硅，在過去的80年代裡，包括Bayer AG, Siemens和Wacker等公司在內花費了相當大的努力開發太陽能級多晶硅，但是由於產量和純度不能滿足高效太陽電池的需要，與傳統的電池生產技術相比並沒有降低電池組件的成本，從而未能實現工業化。
目前，有以下太陽能級多晶硅的制備工藝將會在未來的幾年有所突破。Wacker Chemie公司採用高純SiHCl3和流化床過程來制備粒狀高純多晶硅。2003試驗的產量為200噸/年，到2006年可達到年產600噸，其目標是每公斤多晶硅價格低於25美元/公斤，這種太陽能級多晶硅只用來供給光伏產業，由於純度的原因，不能夠應用與半導體工業。Tokuyama也採用SiHCl3為原料，並採用高溫、高速沉積過程將多晶硅沉積到襯底上，預計將在2006年計劃生產；德國的Solar World and Degussa聯合宣布採用SiH4熱分解方法，在加熱的硅圓柱體上得到太陽能級多晶硅；挪威的REC和美國的ASiMi將SiH4和Siemens方法制備高純多晶硅的工藝改進，來制備太陽級多晶硅，產量預計2000噸/年；此外，日本的Kawasaki Steel公司通過將冶金級硅提純來制備太陽級硅，目前還處在試驗工廠階段，進行大規模生產的主要因素是多晶硅的純度和材料的生產成本價格；美國的Crystal Systems採用熱交換爐法提純冶金級硅，將冶金級硅的難以提純的B、P雜質降到了一個理想的數值。美國可再生能源實驗室和俄羅斯研究機構採用冶金級硅粉和乙醇反應，來制備SiH4，然後再將SiH4熱分解制備高純多晶硅，目前正處於研究階段。

目前中國硅材料行業已取得很大發展，現已處在較快成長期，4、5、6英寸矽片已能滿足0.5-0.35微米工藝要求，單高端矽片8和12英寸矽片，絕大部分仍需進口，產量遠不能滿足國內市場需求

國內硅材料企業均是中小企業，生產規模小、企業分散、產品檔次不高

⑤ 硅的主要制備方法

實驗室里可用鎂粉在赤熱下還原粉狀二氧化硅，用稀酸洗去生成的氧化鎂和鎂粉，再用氫氟酸洗去未作用的二氧化硅，即得單質硅。這種方法製得的都是不夠純凈的無定形硅，為棕黑色粉末。工業上生產硅是在電弧爐中還原硅石（SiO2含量大於99%）。使用的還原劑為石油焦和木炭等。使用直流電弧爐時，能全部用石油焦代替木炭。石油焦的灰分低（0.3%～0.8%），採用質量高的硅石（SiO2大於99%），可直接煉出製造硅鋼片用的高質量硅。高純的半導體硅可在1，200℃的熱硅棒上用氫氣還原高純的三氯氫硅SiHCl3或SiCl4製得。超純的單晶硅可通過直拉法或區域熔煉法等制備。 用鎂還原二氧化硅可得無定形硅。用碳在電爐中還原二氧化硅可得晶體硅。電子工業中用的高純硅則是用氫氣還原三氯氫硅或四氯化硅而製得。

⑥ 怎樣制備高純硅

高純硅的制備一般首先由硅石（SiO2）製得工業硅（粗硅），再製成高純的多晶硅，最後拉製成半導體材料硅單晶。

工業上是用硅石（SiO2）和焦炭以一定比例混合，在電爐中加熱至1600~1800℃而製得純度為95%~99%的粗硅，其反應如下：SiO2+2C=Si+2CO

粗硅中一般含有鐵、鋁、碳、硼、磷、銅等雜質，這些雜質多以硅化構成硅酸鹽的形式存在，為了進一步提高工業粗硅的純度，可採用酸浸洗法，使雜質大部分溶解（有少數的碳化硅不溶）。其生產工藝過程是：將粗硅粉碎後，依次用鹽酸、王水、（HF+H2SO4）混合酸處理，最後用蒸餾水洗至中性，烘乾後可得含量為99.9%的工業粗硅。

高純多晶硅的制備方法很多，據布完全統計有十幾種，但所有的方法都是從工業硅（或稱硅鐵，因為含鐵較多）開始，首先製取既易提純又易分解（即還原）的含硅的中間化合物如SiCl4、SiHCl3、SiH4等，再使這些中間化合物提純、分解或還原成高純度的多晶硅

目前我國制備高純硅多晶硅主要採用三氯氫硅氫還原法、硅烷熱解法和四氯化硅氫還原法。一般說來，由於三氯氫硅還原法具有一定優點，目前比較廣泛的被應用。此外，由於SiH4具有易提純的特點，因此硅烷熱分解法是制備高純硅的很有發展潛力的方法。下面我們就分別介紹上述三種方法制備高純硅的化學原理。

1. 三氯氫硅還原法

（1） 三氯氫硅的合成

第一步：由硅石製取粗硅 硅石（SiO2）和適量的焦炭混合，並在電爐內加熱至1600~1800℃ 可製得純度為95%~99%的粗硅。其反應式如下：

SiO2+3C=SiC+2CO（g）↑

2SiC+SiO2=3Si+2CO（g）↑

總反應式： SiO2+2C=Si+2CO（g）↑

生成的硅由電爐底部放出，澆鑄成錠。用此法生產的粗硅經酸處理後，其純度可達到99.9%。

第二步：三氯氫硅的合成 三氯氫硅是由乾燥的氯化氫氣體和粗硅粉在合成爐中（250℃）進行合成的。其主要反應式如下：Si+3HCl=SiHCl3+H2（g）

（2） 三氯氫硅的提純

由合成爐中得到的三氯氫硅往往混有硼、磷、砷、鋁等雜質，並且它們是有害雜質，對單晶硅質量影響極大，必須設法除去。

近年來三氯氫硅的提純方法發展很快，但由於精餾法工藝簡單、操作方便，所以，目前工業上主要用精餾法。三氯氫硅精餾是利用三氯氫硅與雜質氯化物的沸點不同而分離提純的。

一般合成的三氯氫硅中常含有三氯化硼（BCl3）、三氯化磷（PCl3）、四氯化硅（SiCl4）、三氯化砷（AsCl3）、三氯化鋁（Al2Cl3）等氯化物。其中絕大多數氯化物的沸點與三氯氫硅相差較大，因此通過精餾的方法就可以將這些雜質除去。但三氯化硼和三氯化磷的沸點與三氯氫硅相近，較難分離，故需採用高效精餾，以除去這兩種雜質。精餾提純的除硼效果有一定限度，所以工業上也採用除硼效果較好的絡合物法。

三氯氫硅沸點低，易燃易爆，全部操作要在低溫下進行，一般操作環境溫度不得超過25℃，並且整個過程嚴禁接觸火星，以免發生爆炸性的燃燒。

（3） 三氯氫硅的氫還原

提純三氯氫硅和高純氫混合後，通入1150℃還原爐內進行反應，即可得到硅，總的化學反應是：SiHCl3+H2=Si+3HCl

生成的高純多晶硅淀積在多晶硅載體上。

⑦ 半導體硅材料的制備

結晶態硅材料的制備方法通常是先將硅石(SiO2)在電爐中高溫還原為冶金級硅(純度95%～99%)，然後將其變為硅的鹵化物或氫化物，經提純，以制備純度很高的硅多晶。包括硅多晶的西門子法制備、硅多晶的硅烷法制備。在製造大多數半導體器件時，用的硅材料不是硅多晶，而是高完整性的硅單晶。通常用直拉法或區熔法由硅多晶製得硅單晶。
世界上直拉硅單晶和區熔硅單晶的用量約為9：1，直拉硅主要用於集成電路和晶體管，其中用於集成電路的直拉硅單晶由於其有明確的規格，且其技術要求嚴格，成為單獨一類稱集成電路用硅單晶。區熔硅主要用於製作電力電子元件，純度極高的區熔硅還用於射線探測器。硅單晶多年來一直圍繞著純度、物理性質的均勻性、結構完整性及降低成本這些問題而進行研究與開發。
材料的純度主要取決於硅多晶的制備工藝，同時與後續工序的玷污也有密切關系。材料的均勻性主要涉及摻雜劑，特別是氧、碳含量的分布及其行為，在直拉生長工藝中採用磁場(見磁控直拉法單晶生長)計算機控制或連續送料，使均勻性得到很大改善；對區熔單晶採用中子嬗變摻雜技術，大大改善了均勻性。在結構完整性方面，直拉硅單晶早已採用無位錯拉晶工藝，目前工作主要放在氧施主、氧沉澱及其誘生缺陷與雜質的相互作用上。
氧在熱處理中的行為非常復雜。直拉單晶經300～500℃熱處理會產生熱施主，而經650℃以上熱處理可消除熱施主，同時產生氧沉澱成核中心，在更高溫度下處理會產生氧沉澱，形成層錯和位錯等誘生缺陷，利用這些誘生缺陷能吸收硅中有害金屬雜質和過飽和熱點缺陷的特性，發展成使器件由源區變成「潔凈區」的吸除工藝，能有效地提高器件的成品率。
對硅單晶錠需經切片、研磨或拋光(見半導體晶片加工)後，提供給器件生產者使用。
某些器件還要求在拋光片上生長一層硅外延層，此種材料稱硅外延片。
非晶硅材料具有連續無規的網格結構，最近鄰原子配位數和結晶硅一樣，仍為4，為共價鍵合，具有短程有序，但是，鍵角和鍵長在一定范圍內變化。由於非晶硅也具有分開的價帶和導帶，因而有典型的半導體特性，非晶硅從一晶胞到另一晶胞不具有平移對稱性，即具有長程無序性，造成帶邊的定域態和帶隙中央的擴展態，非晶硅屬亞穩態，具有某些不穩定性。其制備方法有輝光放電分解法等(見太陽電池材料)。

⑧ 硅單質及其化合物應用范圍很廣。（1）制備硅半導體材料必須先得到高純硅，工業上可以按如下步驟制備純硅

（1）①SiO 2 ＋2C Si＋2CO↑ 2H 2 (g)＋SiCl 4 (g)===Si(s)＋4HCl(g)；Δ H ＝+240.4kJ·mol -1 ②H 2 SiO 3 （或H 4 SiO 4 ）和HCl爆炸 （2）4 ⑨ 如何製作晶體硅啊 晶體硅包括單晶硅和多晶硅，晶體硅的制備方法大致是先用碳還原SiO2成為Si，用HCl反應再提純獲得更高純度多晶硅，單晶硅的製法通常是先製得多晶硅或無定形硅，然後用直拉法或懸浮區熔法從熔體中生長出棒狀單晶硅。 以上反應都必須用專用昂貴設備進行，一般實驗室基本沒有條件做到，反應溫度可能在2000℃左右，所以我覺得你找些書面資料了解一下就可以了。硅是半導體工業的重要原料，半導體材料的制備基礎書很多，都應該講到。 ============================================== 硅的單晶體。具有基本完整的點陣結構的晶體。不同的方向具有不同的性質，是一種良好的半導材料。純度要求達到99.9999％，甚至達到99.9999999％以上。用於製造半導體器件、太陽能電池等。用高純度的多晶硅在單晶爐內拉制而成。 熔融的單質硅在凝固時硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒，則這些晶粒平行結合起來便結晶成單晶硅。 單晶硅具有準金屬的物理性質，有較弱的導電性，其電導率隨溫度的升高而增加，有顯著的半導電性。超純的單晶硅是本徵半導體。在超純單晶硅中摻入微量的ⅢA族元素，如硼可提高其導電的程度，而形成p型硅半導體；如摻入微量的ⅤA族元素，如磷或砷也可提高導電程度，形成n型硅半導體。 單晶硅的製法通常是先製得多晶硅或無定形硅，然後用直拉法或懸浮區熔法從熔體中生長出棒狀單晶硅。單晶硅主要用於製作半導體元件。 ⑩ 工業上製取粗硅的化學方程式是什麼吖 SiO₂+2C=Si+2CO↑(反應條件是高溫) 工業上生產硅是在電弧爐中還原硅石。使用的還原劑為石油焦和木炭等。使用直流電弧爐時，能全部用石油焦代替木炭。石油焦的灰分低，採用質量高的硅石，可直接煉出製造硅鋼片用的高質量硅。 高純的半導體硅可在1，200℃的熱硅棒上用氫氣還原高純的三氯氫硅SiHCl3或SiCl4製得。超純的單晶硅可通過直拉法或區域熔煉法等制備。 (10)工業硅怎麼制備半導體硅擴展閱讀： 用鎂還原二氧化硅可得無定形硅。用碳在電爐中還原二氧化硅可得晶體硅。電子工業中用的高純硅則是用氫氣還原三氯氫硅或四氯化硅而製得。 實驗室製取： 實驗室里可用鎂粉在赤熱下還原粉狀二氧化硅，用稀酸洗去生成的氧化鎂和鎂粉，再用氫氟酸洗去未作用的二氧化硅，即得單質硅。這種方法製得的都是不夠純凈的無定形硅，為棕黑色粉末。 應用領域： 1、由於有機硅獨特的結構，兼備了無機材料與有機材料的性能，具有表面張力低、粘溫系數小、壓縮性高、氣體滲透性高等基本性質，並具有耐高低溫、電氣絕緣、耐氧化穩定性、耐候性、難燃、憎水、耐腐蝕、無毒無味以及生理惰性等優異特性。 廣泛應用於航空航天、電子電氣、建築、運輸、化工、紡織、食品、輕工、醫療等行業，其中有機硅主要應用於密封、粘合、潤滑、塗層、表面活性、脫模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等。 隨著有機硅數量和品種的持續增長，應用領域不斷拓寬，形成化工新材料界獨樹一幟的重要產品體系，許多品種是其他化學品無法替代而又必不可少的。 2、硅可以提高植物莖稈的硬度，增加害蟲取食和消化的難度。盡管硅元素在植物生長發育中不是必需元素，但它也是植物抵禦逆境、調節植物與其他生物之間相互關系所必需的化學元素。 硅在提高植物對非生物和生物逆境抗性中的作用很大，如硅可以提高植物對乾旱、鹽脅迫、紫外輻射以及病蟲害等的抗性。硅可以提高水稻對稻縱卷葉螟的抗性，施用硅後水稻對害蟲取食的防禦反應迅速提高，硅對植物防禦起到警備作用。 水稻在受到蟲害襲擊時，硅可以警備水稻迅速激活與抗逆性相關的茉莉酸途徑，茉莉酸信號反過來促進硅的吸收，硅與茉莉酸信號途徑相互作用影響著水稻對害蟲的抗性。 閱讀全文 與工業硅怎麼制備半導體硅相關的資訊 飛利浦半導體怎麼分辨真假 半導體中銀漿英文怎麼說 醫療為什麼和半導體對沖 為什麼7nm成為了半導體發展的瓶頸 半導體製冷片怎麼調功率 大門半導體指紋鎖模塊多少錢 半導體和光伏晶棒有什麼區別 半導體行業用什麼氣體 半導體天線壞了怎麼辦 半導體晶元怎麼檢測 熱點內容 三個字的電影名 發布：2024-08-19 09:10:03 瀏覽：417 台灣紅羊經典電影 發布：2024-08-19 09:02:17 瀏覽：767 搞笑電影范冰冰梁家輝開戰 發布：2024-08-19 08:53:18 瀏覽：917 免費午夜激情 發布：2024-08-19 08:42:15 瀏覽：831 40分鍾左右的英語電影 發布：2024-08-19 08:28:43 瀏覽：695 電影宋基美娜 發布：2024-08-19 08:27:04 瀏覽：942 宿舍都變成女的的電影 發布：2024-08-19 07:59:35 瀏覽：897 台灣恐怖片喪屍 發布：2024-08-19 07:57:21 瀏覽：179 免費觀看qq群 發布：2024-08-19 07:53:00 瀏覽：921 4級片名字 發布：2024-08-19 07:39:14 瀏覽：553 © Design www.shsnf.org 2020-2021 本站內容源自於網路，如遇問題可聯系相關處理。