中職教育一年級(jí)上學(xué)期電子與信息《硅提純》教學(xué)課件

項(xiàng)目二電子器件材料制備2.1硅提純微電子技術(shù)與器件制造主講人：方志兵2.1硅提純引言

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INTRODUCTION

微電子器件主要材料是硅，雖然硅在地殼中是第二多的元素，但它是由多種化合物組成，主要有不純的二氧化硅和硅酸鹽(Si+O+另外元素)，在自然中沒有單純的硅元素。在硅的制造過程中必須從硅的化合物中分離出硅，并從分離后的硅中進(jìn)一步提純硅。PART01

認(rèn)識(shí)硅提純PART02硅提純?cè)O(shè)備PART03硅提純過程目錄2.1硅提純2.1硅提純知識(shí)目標(biāo)1.了解硅提純的作用與原料2.掌握硅提純的原理2.1.1認(rèn)識(shí)硅提純2.1.1認(rèn)識(shí)硅提純石英石沙子2.1.1認(rèn)識(shí)硅提純1.硅提純的原料

硅提純?cè)牧鲜侵敢允橹饕V物組成的礦石，可供工業(yè)利用的塊狀二氧化硅原料的總稱。按成因分結(jié)晶硅石和膠結(jié)硅質(zhì)兩種。其品位和品級(jí)主要以有用組分二氧化硅含量和鐵、鋁、鈦、鉀、鈉等有害組分含量而定。（1）四氯化硅氫還原法（2）三氯氫硅還原法（3）硅烷熱分解法2.硅提純的方法2.1.1認(rèn)識(shí)硅提純2.1.1認(rèn)識(shí)硅提純2.硅提純的方法-四氯化硅氫還原法第一步：不純的二氧化硅先在電爐里與碳一起加熱，通過碳對(duì)不純的二氧化硅進(jìn)行還原，得到不純的硅。2.1.1認(rèn)識(shí)硅提純2.硅提純的方法-四氯化硅氫還原法第二步：經(jīng)過氯化處理后形成一種氯化物，如四氯化硅（SiCl4）或三氯氫硅（SiHCl3）2.1.1認(rèn)識(shí)硅提純第三步：通過多重蒸餾和其他液體提純之后，可得到超純度的四氯化硅SiCl4或三氯氫硅SiHCl3。2.硅提純的方法-四氯化硅氫還原法2.1.1認(rèn)識(shí)硅提純2.硅提純的方法-四氯化硅氫還原法第四步：用化學(xué)方法對(duì)高純度的氯化物進(jìn)行還原2.1.1認(rèn)識(shí)硅提純2.硅提純的方法-三氯氫硅還原法三個(gè)重要過程:中間化合物三氯氫硅的合成；

三氯氫硅的提純；用氫還原三氯氫硅獲得高純硅多晶。

說明：該方法發(fā)展前景好，但由于成本過高,該方法還沒有用于大規(guī)模多晶硅生產(chǎn)線，是一種非常有潛力的硅提純方法。2.1.1認(rèn)識(shí)硅提純2.硅提純的方法-硅烷熱分解法這種方法的整個(gè)工藝流程可分為三個(gè)部分:SiH4的合成、提純和熱分解。Si+MgMg2Si（硅化鎂）Mg2Si+NH4Cl（氯化銨）SiH4(硅烷)+MgCl2+NH32.1.1認(rèn)識(shí)硅提純2.硅提純的方法2.1.1認(rèn)識(shí)硅提純知識(shí)總結(jié)

硅提純的材料主要是以石英為主要礦物組成的礦石、石英砂。硅提純主要分為：加碳還原、氯化處理、多重蒸餾、氯化物還原四個(gè)主要環(huán)節(jié)。2.1硅提純知識(shí)目標(biāo)了解硅提純主要設(shè)備2.1.2硅提純?cè)O(shè)備2.1.2硅提純?cè)O(shè)備2.硅提純?cè)砑霸O(shè)備還原爐電爐沙子/石英石粗硅四氯化硅高純四氯化硅高純多晶硅精餾塔2.1.2硅提純?cè)O(shè)備2.硅提純?cè)O(shè)備介紹-電爐2.硅提純?cè)O(shè)備介紹-還原爐2.1.2硅提純?cè)O(shè)備2.1.2硅提純?cè)O(shè)備硅提純?cè)砑霸O(shè)備2.1.2硅提純?cè)O(shè)備知識(shí)總結(jié)

電爐、蒸餾塔硅、還原爐是硅提純過程中的主要設(shè)備，各設(shè)備的性能參數(shù)嚴(yán)重影響著硅成品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率、成品價(jià)格等2.1硅提純2.1.3硅提純過程知識(shí)目標(biāo)掌握硅提純過程2.1.3硅提純過程1.領(lǐng)料確認(rèn)2.參數(shù)設(shè)置3.粗硅制備4.四氯化硅提純5.多晶硅制備硅提純實(shí)施：2.1.3硅提純過程1.領(lǐng)料確認(rèn)--2.參數(shù)設(shè)置--3.粗硅制備--4.四氯化硅提純--5多晶硅制備電爐控制界面參數(shù)設(shè)置界面1.領(lǐng)料確認(rèn)--2.參數(shù)設(shè)置--3.粗硅制備--4.四氯化硅提純--5多晶硅制備2.1.3硅提純過程閥門狀態(tài)控制粗硅制備質(zhì)量確認(rèn)1.領(lǐng)料確認(rèn)--2.參數(shù)設(shè)置--3.粗硅制備--4.四氯化硅提純--5多晶硅制備2.1.3硅提純過程2.1.3硅提純過程閥門狀態(tài)控制四氯化硅制備1.領(lǐng)料確認(rèn)--2.參數(shù)設(shè)置--3.粗硅制備--4.四氯化硅提純--5多晶硅制備2.1.3硅提純過程1.領(lǐng)料確認(rèn)--2.參數(shù)設(shè)置--3.粗硅制備--4.四氯化硅提純--5多晶硅制備閥門狀態(tài)控制多晶硅制備1.領(lǐng)料確認(rèn)--2.參數(shù)設(shè)置--3.粗硅制備--4.四氯化硅提純--5多晶硅制備2.1.3硅提純過程2.1.3硅提純過程知識(shí)總結(jié)

硅提純的過程是：首先由石英砂和焦炭在電弧爐中制取純度較低的粗硅;