14:14 25.06.2008   |   1012 |  Вячеслав Соболев |

Рубрика Технологии



Сырьем для промышленного производства кремния является кремнезем, представляющий собой диоксид кремния. Природные формы кремнезема могут быть представлены породами, почти полностью состоящими из кварца, кварцитов или кварцитовидных песчаников. Из них карботермическим восстановлением в электродуговых печах получают так называемый технический кремний, содержание примесей в котором, как правило, составляет 1–2%. Для полупроводниковых производств требуется материал с содержанием примесей 10-6–10-7% (8N или 9N – по количеству девяток в записи процентного содержания кремния). У солнечной энергетики запросы скромнее – для ее нужд достаточно, чтобы примесей было не более 0,0001% (6N).

Для дальнейшей очистки от примесей кремний переводят в газообразное соединение (чаще – трихлорсилан), а затем восстанавливают водородом. Наиболее популярен метод осаждения кремния на разогреваемые электрическим током стержни в реакторе с кварцевым колпаком (метод компании Siemens).

Получаемый таким образом материал является "поликристаллическим", то есть он состоит из многих различно ориентированных кристаллов. Его уже можно использовать в солнечной энергетике, но полупроводниковой индустрии, в основном, требуются монокристаллы. Для их выращивания обычно используется метод Чохральского (по имени польского химика Яна Чохральского, открывшего его еще во время Первой мировой войны): в кварцевый тигель с расплавом опускается чистый, свободный от дислокаций кристалл-затравка с заданной ориентацией, а затем по мере нарастания кремния он поднимается вверх, одновременно вращаясь вокруг вертикальной оси (тигель при этом вращают в обратном направлении). Известен также метод бестигельной зонной плавки: к стержню из поликристаллического кремния снизу подводится затравка, область контакта разогревается до плавления СВЧ-индуктором или электронным лучом. При перемещении зоны расплава к противоположному концу стержня за ней остается монокристаллический кремний.

Монокристаллические слитки разрезают на тонкие пластины (подложки), используя для этой цели, например, диски с алмазной режущей кромкой. Далее подложки шлифуют, полируют и отправляют производителям микросхем. При изготовлении солнечных элементов применяют подложки как монокристаллические, так и поликристаллические.


Схема. Поликристаллический кремний в цепочке производства и поставок материалов для полупроводниковой индустрии и солнечной энергетики


Теги: