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这些基础知识介绍完了,一共花了几天时间。期间张知木更多的是和大家一起讨论问题。张知木明显的感觉到,清风子他们尽管很刻苦,但是理解这些东西还是很困难。因为他们的思维很难进入状态,张知木觉得只有让他们在具体干的时候,慢慢理解了。
张知木开始给他们讲如何制作单晶硅了。其实张知木自己也没见过单晶硅制作,只是看过一些科教片。那时看的时候,也没有想到自己会来制作单晶硅,因此看的也就是个大概。现在要重新把各种工艺问题理顺连接起来还是有很大的困难的。不过自己还是能给他们指出一些方向的,具体的就让他们自己去做吧。
课讲到这里的时候,张知木对大家说:“我想好多听过我课的人都有过这样的经历,讲到这些基础的东西的时候,大家都有一个困难期。因为我讲的这些大家从来没有接触过,知识是新的,大家有一个认识的过程是对的。我再讲的东西,就是需要大家动手如何做的问题。大家动完手以后再回头理解我们刚刚学的东西,就会有更深一步的了解了。这也是认识的规律,我们需要实践认识,再实践再认识。”
接着,张知木又给大家讲了单晶硅生产工艺过程。
首先要将石英砂清洗干净之后,在电弧炉中用碳还原成硅。这样被还原出来的硅的纯度约98-99%。这样的硅是不能制作半导体的,必须将粗硅(Si)再转变成四氯化硅:4。用精馏的办法将SiCl4提纯后,再用纯锌或镁还原SiCl4得到较高的单质硅:
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最后用物理方法——区域熔融法——来进一步提纯,得到高纯度的单晶硅。
区域熔融法就是从熔体精炼单晶的一种方法。先将原料粉末熔合预制成烧结棒或材料棒;再使它缓慢通过温度高于该材料熔点的一个区域,使之熔融而再结晶为单晶。这种工艺的特点是任一时刻、原料棒都只有一部分或一端处于熔融的状态,通过移动加热线圈或移动原料棒使熔融区向另一部分或另一端推进而完成单晶生长。借助于重熔再结晶的反复操作,可保证晶体的成分纯净,不含气、固包裹体,结构完美无缺陷。
由于单晶硅硬而脆,切割都是钢丝锯配合碳化硅砂切割。
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