工業(yè)半導(dǎo)體 硅

1、硅在自然界分布極廣，地殼中約含27.6%，硅主要以化合物的形式，作為僅次 于氧的最豐富的元素存在于地殼中，約占地表巖石的四分之一，廣泛存在于硅酸 鹽和硅石中。因此不存在“硅礦”的說法。地殼的主要部分都是由含硅的巖石 層構(gòu)成的。這些巖石幾乎全部是由硅石和各種硅酸鹽組成。工業(yè)上，通常是在電爐中由碳還原二氧化硅而制備硅?；瘜W(xué)反應(yīng)方程式:SiO2 + 2C 一 Si + 2CO這樣制得的硅純度為9798%，叫做金屬硅。再將它融化后重結(jié)品，用酸除去雜 質(zhì)，得到純度為99.799.8%的金屬硅。如要將它做成半導(dǎo)體用硅，還要將其轉(zhuǎn) 化成易于提純的液體或氣體形式，再經(jīng)蒸餾、分解過程得到多晶硅。如需得到高 純度

2、的硅，則需要進(jìn)行進(jìn)一步的提純處理。長(zhǎng)石、云母、黏土、橄欖石、角閃石等等都是硅酸鹽類;水品、瑪瑙、碧石、蛋 白石、石英、砂子以及燧石等等都是硅石。但是，硅與氧、碳不同，在自然界中 沒有單質(zhì)狀態(tài)存在。造房子用的磚、瓦、砂石、水泥、玻璃，吃飯，喝水用的瓷碗、水杯，洗臉間的 潔具，它們看上去截然不同，其實(shí)主要成分都是硅的化合物。雖然人們?cè)缭谶h(yuǎn)古 時(shí)代便使用硅的化合物粘土制造陶器。它是構(gòu)成礦物與巖石的主要元素。在自然 界硅無游離狀態(tài)，都存在于化合物中。硅的化合物主要是二氧化硅（硅石）和硅 酸鹽。例如，花崗巖是由石英、長(zhǎng)石、云母混合組成的，石英即是二氧化硅的一 種形式，長(zhǎng)石和云母是硅酸鹽。砂子和砂巖是不純

3、硅石的變體，是天然硅酸鹽巖 石風(fēng)化后的產(chǎn)物。二氧化硅（硅石）是最普遍的化合物，在自然界中分布極廣，構(gòu)成各種礦物和巖 石。最重要的品體硅石是石英。半導(dǎo)體硅semiconductor silicon 質(zhì)量符合半導(dǎo)體器件要求的硅材料包括多晶硅、單晶硅、硅晶片（包括切片、磨片、拋光片）、外延片、非晶硅薄膜 微晶硅薄膜等。半導(dǎo)體硅用量或產(chǎn)量以單晶硅數(shù)量（以噸計(jì)）和硅片面積（平方英寸）來表述。是一類具有半導(dǎo)體性能，用來制作半導(dǎo)體器件的 硅材料，主要包括硅粉、硅棒、 硅片、籽晶、單晶硅、多晶硅、半導(dǎo)體晶體管、單晶硅棒、單晶硅片、單晶硅切磨片、 單晶硅拋光片、單晶硅外延片、單晶硅太陽(yáng)能電池板、單晶硅芯片、神化

4、鎵、單晶錯(cuò)、 太陽(yáng)能電池圓片、方片、二級(jí)管、三級(jí)管、 硅堆、復(fù)合半導(dǎo)體器件、微波射頻器件、 可控硅器件、高頻管、低頻管、功率管、MOS管、集成電路等等。硅產(chǎn)品主要應(yīng)用領(lǐng)域有四個(gè)方面: 用作冶煉鋁材和鋼材的添加劑；二、用于合成各種郵寄硅材料；三、用于制造半 導(dǎo)體硅、硅陶瓷、碳化硅等新材料；四、經(jīng)提純后生成電子級(jí)高純工業(yè)硅和太陽(yáng) 級(jí)高純工業(yè)硅。硅礦石中鐵、鋁、鈣、磷等有害成分非常少。用全焦油工藝生產(chǎn)高純工業(yè)硅的主要原料是硅石和石油焦。另外在冶煉過程中還 要消耗石墨電極。石油焦是石化副產(chǎn)品，可從南京、荊門等地石化企業(yè)購(gòu)買。石墨電極可從國(guó)內(nèi)購(gòu) 買河南購(gòu)買。石墨電極是采用石油焦為骨料，煤瀝青為粘接劑，經(jīng)

5、過破碎、配料、 混捏、成型、焙燒、石墨化機(jī)械加工等一系列工藝生產(chǎn)的一種耐高溫抗氧化的導(dǎo) 電材料。硅是非金屬元素，是介于金屬和非金屬之間的半導(dǎo)體材料，呈灰色，有金屬光澤， 性硬且脆。硅的含量約占地殼質(zhì)量的26%，位居第二。氧和硅結(jié)合形成二氧化硅， 約占地殼87%，緣自來能28.8，密度為2.33,熔點(diǎn)為1410，沸點(diǎn)為2355，電阻 率為2140.硅按含量不同可分為：冶金級(jí)硅（MG）硅含量在9095%以上，太陽(yáng) 能級(jí)硅（SG） 99.9999.9999 （4N 6N）和電子級(jí)硅（EG）6N 以上，一 般達(dá)到11N級(jí)一14N級(jí)。品名代 號(hào)化學(xué)成分SI含量（%）雜質(zhì)含量（%）FeAlCaP1101

6、級(jí)99.80.010.010.00199.70.0150.0150.0199.60.50.20.01599.50.20.20.0299.50.20.20.0399.50.20.20.0399.40.30.30.0399.30.30.30.0399.20.40.40.0899.2-0.40.40.150.1工業(yè)硅牌號(hào) 工業(yè)硅產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB2881-91名稱牌號(hào)主要化學(xué)成分（%）si不小于雜質(zhì)不大于FeAlCaA級(jí)硅si-A化學(xué)用硅99.30.40.20.1B級(jí)硅si-B化學(xué)用硅990.50.30.2一級(jí)硅si-1冶金用硅98.50.60.30.3二級(jí)硅si-2冶金用硅98.50.70.30.5

7、三級(jí)硅si-3冶金用硅9710.31國(guó)際工業(yè)硅消費(fèi)分析:鋁工業(yè)占：50%, 有機(jī)硅占：30%；鋼鐵冶煉占：15%；太陽(yáng)能、半導(dǎo)體、電子占：5%。世界工業(yè)硅材料的生產(chǎn)高度集中，國(guó)外共有工業(yè)硅生產(chǎn)廠家34個(gè)，主要集中 在美國(guó)、巴西、挪威三國(guó)。我國(guó)有工業(yè)硅生產(chǎn)廠家300多家，但總體規(guī)模小，技術(shù)落后，產(chǎn)品以低檔次的4 41、553、和中檔的3303、2202為主，工業(yè)硅生產(chǎn)企業(yè)主要分布在：云南、貴 州和四川、黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古、福建，由于云貴川電力資源豐富，價(jià)格低廉， 這三個(gè)省工業(yè)硅的生產(chǎn)企業(yè)占到總數(shù)的一半以上。冶煉過程：先經(jīng)人工挑選，再將合格硅石用水清洗除去泥土等雜質(zhì)，再用破 碎機(jī)破碎至20100mm,然后篩分，在水洗除去碎石、石粉、等，稱量后