多晶硅的用途与生产工艺简介.doc

PAGE  PAGE 23 多晶硅产品 的用途与生产工艺简介 黎展荣编写 2008-03-15 多晶硅产品的用途与生产工艺简介 讲课提纲： 多晶硅产品的用途 国内外多晶硅生产情况与市场分析 多晶硅生产方法 多晶硅生产的主要特点 多晶硅生产的主要工艺过程 讲课想要达到的目的： 通过介绍，希望达到以下几点目的： 了解半导体多晶硅有关基本概念与有关名词，为今后进一步学习、交流与提高打下基础； 了解多晶硅的主要用途与国内外多晶硅的生产和市场情况，热爱多晶硅事业与行业； 3，了解多晶硅生产方法和多晶硅生产的主要特点，加深对多晶硅生产工艺流程的初步认识； 4，了解公司3000吨/年多晶硅项目的主要工艺过程、工厂的概况、规模、车间工序的相互关联，有利于今后工作的开展。 多晶硅产品的用途 在讲多晶硅的用途前，我们先讲一讲半导体多晶硅的有关概念和有关名词。 1，什么是多晶硅？ 我们所说的多晶硅是半导体级多晶硅，或太阳能级多晶硅，它主要是用工业硅或称冶金硅（纯度98-99%）经氯化合成生产硅氯化物，将硅氯化物精制提纯后得到纯三氯氢硅，再将三氯氢硅用氢进行还原生成有金属光泽的、银灰色的、具有半导体特性产品，称为半导体级多晶硅。 2，什么是半导体？ 所谓半导体是界于导体与绝缘体性质之间的一类物质，导体、半导体与绝缘体的大概分别是以电阻率来划分的，见表1。 表1 导体、半导体与绝缘体的划分 名 称电 阻 率（Ω.Cm）备 注导体＜10-4＜0.0001Cu, Ag, AL等半导体10-4~1090.0001~1000000000Si, Ge, GaAs等绝缘体＞109＞1000000000塑料，石英，玻璃，橡胶等 3，纯度表示法 半导体的纯度表示与一般产品的纯度表示是不一样的，一般产品的纯度是以主体物质的含量多少来表示，半导体的纯度是以杂质含量与主体物质含量之比来表示的。见表2。 表2 纯度表示法 1%1/10010-22N百分之一（减量法，扣除主要杂质的量后??1PPm1/100000010-66N百万分之一 0。0000011PPb1/100000000010-99N十亿分之一 0。0000000011PPt1/100000000000010-1212N万亿分之一 0。000000000001PPma原子比PPmw重量比PPba原子比PPbw重量比PPta原子比PPtw重量比 1），外购的工业硅纯度 外购的工业硅纯度是百分比，1个九，“1N”，98%， 两个九，“2N”，99%，是指扣除测定的杂质元素重量后，其余作为硅的含量（纯度）。如工业硅中Fe≤0.4%,AL≤0.3%,Ca≤0.3%,共≤1%, 则工业硅的纯度是：（100-1）X100%=99% 。 2),半导体纯度 工业硅中的B含量是0.002%(W)，则工业硅纯度对硼来说被视为99.998%，即4N（对B来说）。 半导体硅中的B含量，如P型电阻率是3000Ω.Cm时，查曲线图得B的原子数为4.3X1012原子/Cm3，则半导体的纯度是：4.3X1012 /4.99X1022=0.86X10-10=8.6X10-11(~11N，0.086PPba),或(4.3X1012 X10.81) /(4.99X1022X28)=0.33X10-10=0.033PPbw=3.3X10-11(~11N)。 对B来说，从工业硅的4N提高到11N，纯度提高7个数量级千万倍）即B杂质含量要降低6个数量级（1000000，百万倍），因此生产半导体级多晶硅是比较困难的。 3),集成电路的元件数 集成电路的元件数的比较，列于表3。集成电路的集成度越高，则对硅材料纯度的要求越高。 表3 集成电路的元件数比较 晶体管分立元件1个分立元件指二极管、三极管IC集成电路100-1000个元件LSI大规模集成电路1000-10万个元件VLSI超大规模集成电路＞10万个元件ULSI超超大规模集成电路＞1亿个元件据报导：日本在6.1X5.8 mm2的硅芯片上制出的VLSI有15万6千多个元件 4),硅片（单晶硅）发展迅速 硅片（单晶硅）发展迅速，见表4。 表4 硅片（单晶硅）发展迅速 1960年Φ25mm1”1990年Φ200mm8”1965年Φ50mm2”1995年Φ300mm12”1970年Φ