半导体材料提纯技术解析

"半导体材料 课后答案全.pdf" 这篇文档详细探讨了半导体材料的制备和提纯方法，特别是高纯硅的生产。主要内容包括两种主要的硅制备技术——三氯氢硅氢还原法和硅烷法，以及半导体材料的提纯技术，如精馏提纯和区熔提纯。 1. **三氯氢硅氢还原法与硅烷法**： - **三氯氢硅氢还原法**：这种方法的优点是产量大、质量高、成本相对较低，但由于SiHCl3中的Si-H键活泼，可能导致B和P等杂质难以去除，影响硅的电学性能。 - **硅烷法**：硅烷法制备的硅纯度较高，且无设备腐蚀问题，但其制备过程的安全性要求严格。 2. **高纯多晶硅的纯度**： - 高纯多晶硅的纯度通常用残留的B、P（基硼、基磷量）来衡量，这些杂质是影响硅电学性能的关键因素。 3. **精馏提纯**： - 这是一种利用混合物中各组分沸点差异来分离纯化的方法，对于半导体材料的提纯至关重要。 4. **区熔提纯**： - **分凝现象**：当固态和液态共存时，杂质在固液两相中的浓度不同，这就是分凝现象。 - **平衡分凝系数**：在特定温度下，固液两相中杂质浓度的比值称为平衡分凝系数，它反映了杂质在两相间的分配情况。 - **有效分凝系数**：考虑了界面层中杂质浓度偏离的影响，是实际操作中更为重要的参数。 - **BPS公式**：用于描述区熔过程中的分凝效应，其中涉及固液相面速度、扩散层厚度和扩散系数等物理量。 - **影响分凝系数的因素**：包括固液相面速度、扩散层厚度和扩散系数，它们共同决定了分凝效果的好坏。 5. **正常凝固与一次区熔过程**： - **正常凝固过程**和**一次区熔过程**中杂质浓度的公式，反映了熔区长度、初始杂质浓度和最终杂质浓度的关系。 6. **实际区熔工艺条件的选择**： - 区熔过程中，最初几次通常选择较大的熔区以加速杂质的分离，而后期则采用较小的熔区，以进一步提高纯度。这与Ge、Si材料的具体性质和对纯度的要求有关。 这份文档提供了关于半导体材料纯化技术的深入理解，涵盖了从制备到提纯的全过程，对理解和优化半导体制造工艺具有重要价值。