多晶硅是什么?它的生产工艺是怎么样的呢?

发布网友发布时间：2024-10-02 14:48

共1个回答

热心网友时间：2024-11-18 10:29

多晶硅是什么？它是一种在半导体技术中广泛应用的材料，常用于制作MOS晶体管的栅极和互连，以及电阻器和确保浅结的欧姆接触。它与高温处理兼容，与热SiO2界面性能优良，用作栅电极时比铝更可靠。重掺杂多晶硅薄膜还可用于双极电路的发射极结构，而轻掺杂多晶硅薄膜则用作电阻器。

多晶硅生产工艺通常包括硅烷热分解或热沉积，此过程在580-650摄氏度的高温下进行，沉积速率随温度呈指数增长，且受硅烷压力的影响。多晶硅沉积的重要变量还包括压力和掺杂剂浓度。多晶硅薄膜的电气特性取决于其掺杂程度，较重的掺杂可导致较低的电阻率，而多晶硅的电阻通常高于单晶硅，主要是由于晶界的阻碍。多晶硅的常见掺杂剂包括砷、磷和硼。

多晶硅的掺杂方法主要有三种：扩散法、离子注入法和原位掺杂法。扩散法在未掺杂的多晶硅上沉积非常重掺杂的硅玻璃，此玻璃用作多晶硅的掺杂剂来源，随后在900-1000摄氏度的高温下进行掺杂扩散。离子注入法则通过用高能离子直接轰击多晶硅层实现更精确的掺杂浓度控制。原位掺杂法则在CVD反应过程中向反应气体中添加掺杂剂气体。

多晶硅的生产流程包括石英砂提纯、三氯氢硅的生成、提纯、高温还原等步骤。首先，通过电弧炉冶炼提纯工业硅并生成三氯氢硅，接着进行提纯，然后在H2气氛下还原生成多晶硅。多晶硅生长在密封的电加热硅池中，直径可达150-200毫米，生长过程在1050-1100摄氏度下进行。最后，气态混合物进行低温分离或再利用。

多晶硅的生产方法还有冶金法、流化床法、硅烷法和改良西门子法。冶金法选择较高纯度的工业硅进行水平区熔单向凝固成硅锭，去除杂质后生成多晶硅。流化床法以四氯化硅、氢气、氯化氢和工业硅为原料，在流化床内生成三氯氢硅，再通过反应生成粒状多晶硅。硅烷法则通过制取硅烷气并提纯，在热分解炉中生产多晶硅。改良西门子法则通过氯和氢合成氯化氢，氯化氢与工业硅粉合成三氯氢硅，再进行精馏提纯，最后在氢还原炉内生成高纯多晶硅。

全球多晶硅供应量在2021年约为57-58万吨。对于喜欢阅读和精进的读者，可以关注我的公众号【芯ONE】获取更多关于芯片半导体知识的更新。