浮帶矽

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浮帶矽(英語:Float-zone silicon)是利用垂直式區域熔煉技術所得到的高純度。先是1953年美國陸軍通訊兵團英语Signal Corps (United States Army)的科學家保羅·開克(Paul H. Keck,1908年6月28日-1963年4月8日)與馬塞爾·儒勒·埃都瓦·高萊英语Marcel J. E. Golay以區域熔煉法製備出矽單晶。[1] 後來又有1955年貝爾實驗室的Henry Theuerer改良威廉·加德納·普凡純化的程序而開發出相關技術。在垂直式的區域熔煉裡,熔融矽有足夠的表面張力避免爐料固液分離,如此便可不用再加裝密閉容器防止矽被汙染。

成長中的矽晶

若欲取得高純度的矽,浮帶矽製程是柴式拉晶法的替代方案。以此法精煉之矽可以做到等雜質濃度極低。另一種雜質可以控制微小的晶體缺陷,而且有置換型固溶強化英语Solid solution strengthening的效果,是故在晶體的成長階段常常人為刻意滲氮保留一點點氮雜質。

浮帶矽受限於成長時必須控制表面張力,所以製造出來的晶圓直徑通常不超過150毫米。一條超純電子級多晶晶棒通過一環射頻加熱線圈,在該晶棒上產生一小段熔融區長晶。一小顆晶種置於一端以啟始晶體成長。整個製程必須在通惰性氣體或在真空腔體吹淨英语Air purge system中進行,盡可能避免汙染。因多數雜質在矽中的平衡分離係數小於1,故雜質往液態之熔融浮區移動被帶走。特殊摻雜技術如核心位置摻雜、小球摻雜、滲氣摻雜、中子轉化摻雜等等可以達成雜質濃度均勻一致。

應用编辑

浮帶矽精煉出來的矽通常用在電力用半導體裝置英语power semiconductor device以及光感測器或其他感測器的用途上。浮帶矽對太赫茲輻射具高通透性,故常被用來製造需要對太赫茲輻射有高通透性的光學元件如透鏡、窗等。

參見编辑

參考文獻编辑

  1. ^ Paul H. Keck and Marcel J. E. Golay,《Crystallization of Silicon from a Floating Liquid Zone》,物理評論系列2,第89集,第1297頁
  2. ^ http://www.xueshu.com/rgjtxb/201406/2955037.html
  3. ^ 存档副本. [2017-02-16]. (原始内容存档于2015-05-20). 

參考書目编辑

  • Michael Riordan & Lillian Hoddeson著,葉偉文譯,原書名《Crystal Fire: the birth of the information age》,中譯名《矽晶之火》,台北市:天下文化出版,1997年,ISBN 957-621-492-0.