
性质:无色无味无毒气体。化学性质极不活泼,未形成任何化合物。相对密度ds(21.1℃)1.38。气体密度1.650kg/m3(21.1℃);液体密度1394.0kg/m3(-185.9℃)。沸点-185.9℃。熔点-189.2℃。采用空气分离提氩,即将液化的空气进行精馏,得到粗氩。抽出粗氩,经进一步提纯可得到高纯氩。高纯氩在半导体工业中用作生产高纯硅和锗晶体的保护气体;可用作系统清洗、屏蔽和增压用的惰性气体;在化学气相沉积、溅射和退火等工艺中有所应用。高纯氩也可作为色谱载气。氩被广泛用来充填弧光灯、荧光灯和电子管;焊接保护气;在钛、钴和其他活性金属的生产中用作屏蔽气;在黑色冶金中用于吹炼特种钢。
纯 氩 GB/T4842—1995 Ar≥99.99%
高纯氩 GB/T10624—1995 Ar≥99.9996%(优等品)
Ar≥99.9993%(一等品)
Ar≥99.999%(合格品)
(1)硅的主要来源是石英砂(二氧化硅),硅元素和氧元素通过共价键连接在一起。因此需要将氧元素从二氧化硅中分离出来,换句话说就是要将硅还原出来,采用的方法是将二氧化硅和碳元素(可以用煤、焦炭和木屑等)一起在电弧炉中加热至2100°C左右,这时碳就会将硅还原出来。化学反应方程式为:SiO2 (s) + 2C (s) = Si (s) + 2CO (g)(吸热)
(2)
上一步骤中得到的硅中仍有大约2%的杂质,称为冶金级硅,其纯度与半导体工业要求的相差甚远,因此还需要进一步提纯。方法则是在流化床反应器中混合冶金级硅和氯化氢气体,最后得到沸点仅有31°C的三氯化硅。化学反应方程式为:Si (s) + 3HCl (g) = SiHCl3 (g) + H2 (g)(放热)
(3)
随后将三氯化硅和氢气的混合物蒸馏后再和加热到1100°C的硅棒一起通过气相沉积反应炉中,从而除去氢气,同时析出固态的硅,击碎后便成为块状多晶硅。这样就可以得到纯度为99.9999999%的硅,换句话说,也就是平均十亿个硅原子中才有一个杂质原子。
(4)
进行到目前为止,半导体硅晶体对于芯片制造来说还是太小,因此需要把块状多晶硅放入坩埚内加热到1440°C以再次熔化 。为了防止硅在高温下被氧化,坩埚会被抽成真空并注入惰性气体氩气。之后用纯度99.7%的钨丝悬挂硅晶种探入熔融硅中,晶体成长时,以2~20转/分钟的转速及3~10毫米/分钟的速率缓慢从熔液中拉出:
探入晶体“种子”
长出了所谓的“肩部”
长出了所谓的“身体”
这样一段时间之后就会得到一根纯度极高的硅晶棒,理论上最大直径可达45厘米,最大长度为3米。
以上所简述的硅晶棒制造方法被称为切克劳斯法(Czochralski process,也称为柴氏长晶法),此种方法因成本较低而被广泛采用,除此之外,还有V-布里奇曼法(Vertikalern Bridgman process)和浮动区法(floating zone process)都可以用来制造单晶硅。
纯氮气是半导体工业不可缺少的原料气和保护气纯氩气在单晶硅的拉制,半导体、大规模集成电路生产中是必要的
高纯氦主要用于半导体器件的生产
电子气体 (E lect ron icga ses) 半导体工业用的气体统称电子气体.按其门类可分为纯气,高纯气和半导体特殊材料气体三大类.特殊材料气体主要用于外延,掺杂和蚀刻工艺高纯气体主要用作稀释气和运载气.电子气体是特种气体的一个重要分支.电子气体按纯度等级和使用场合,可分为电子级,L S I(大规模集成电路)级,VL S I(超大规模集成电路)级和U L S I(特大规模集成电路)级.
掺杂气体(Dopant Gases) 在半导体器件和集成电路制造中,将某种或某些杂质掺入半导体材料内,以使材料具有所需要的导电类型和一定的电阻率,用来制造PN结,电阻,埋层等.掺杂工艺所用的气体掺杂源被称为掺杂气体.主要包括砷烷,磷烷,三氟化磷,五氟化磷,三氟化砷,五氟化砷,三氯化硼和乙硼烷等.通常将掺杂源与运载气体(如氩气和氮气)在源柜中混合,混合后气流连续流入扩散炉内环绕晶片四周,在晶片表面沉积上化合物掺杂剂,进而与硅反应生成掺杂金属而徙动进入硅.
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