Орг вироб сон елемент ALL / Орг вироб сон елемент ALL / До лекц по Орг Вироб Кремн Фотопер / Отримання полікр кремнію

 Отримання полікрістал5ліческого кремнію

Монокристалічний Si отримують з полікристалічного, вихідною сировиною для якого, в свою чергу, є кварц SiO₂ (у вільному стані кремній в природі не зустрічається). Технологія отримання полікристалічного Si включає в себе наступні основні операції.

Відновлення SiO₂ вуглецем шляхом нагрівання кварцового піску і коксу до 1500 − 1700º С. У результаті виходить технічний кремній, істотно забруднений різними домішковими атомами: SiO₂ + 2C   Si + 2CO.

Ступінь забруднення технічного кремнію домішками (Fe, Al, B, P та інші) становить 1−2%. Використовувати такий кремній для отримання якихось напівпровідникових приладів не можна, потрібне його очищення. Очищення від домішок кремнію, що знаходиться в твердій фазі, є дуже складним завданням. Тому дану операцію проводять у два етапи. На першому етапі кремній переводять у якусь газоподібну сполуку і проводять його  очистку. У якості газоподібних сполук кремнію використовуються SiCl₄, SiHCl₃, SiH₄, SiI4 та інші. Приклади реакцій:

Si + 2Cl2   SiCl4,

Si + 3HCl   SiHCl3 + H2.

Другим етапом є відновлення кремнію з  газоподібної сполуки та отримання чистого кремнію з вмістом домішкових атомів на  рівні 10^-7 − 10^-6 %. Приклади реакцій:

SiCl₄ + 2H₂   Si + 4HCl,

SiH₄   Si + 2H₂.

Із отриманого таким способом полікристалічного кремнію можна виростити кремній монокристалічний. При цьому слід враховувати той факт, що кремній при переході із розплавленого стану в кристалічний збільшує свій об'єм приблизно на 10 %. Якщо проводити цей процес в тиглі, то вплив стінок тигля на ростучий кристал викличе утворення в останньому великої кількості дислокацій. Тому використовують методи вирощування, що виключають вплив стінок тигля на  кристал. Найчастійше використовуються методи Чохральського і  бестигельної зонної плавки.