您的位置:首页 > 百科大全 |

硅化处理作用 | 硅化物工艺

1. 硅化物工艺

二氧化硅膜(SiO2)由于具有理想的绝缘性能以及其致密的结构,在IC制造工艺中,可用于多层互联线的隔离以及掺杂时的掩蔽阻挡,具有广泛的应用。

二氧化硅绝缘隔离阻挡

SiO2膜是集成电路制造工艺中一种广泛应用的薄膜材料,随着集成电路工艺的迅速发展及对器件可靠性要求越来越高,工艺中,对SiO2膜的质量要求也越来越高,其制备方式也越来越繁多。

2. 硅化合物的生产与应用

1、硅是电子工业超纯硅的原料,超纯半导体单晶硅做的电子器件具有体积小、重量轻、可靠性好和寿命长等优点。掺有特定微量杂质的硅单晶制成的大功率晶体管、整流器及太阳能电池,比用锗单晶制成的好。

2、非晶硅太阳能电池研究进展很快,转换率达到了8%以上。硅钼棒电热元件最高使用温度可达1700℃,具有电阻不易老化和良好的抗氧化性能。

3、用硅生产的三氯氢硅,可配制几百种硅树脂润滑剂和防水化合物等。此外,碳化硅可作磨料,高纯氧化硅制作的石英管是高纯金属冶炼及照明灯具的重要材料。

4、硅构筑植物的重要元素。硅是植物重要的营养元素,大部分植物体内含有硅。表明,硅在植物干物质中占的比例为0.1-20%。

5、硅是品质元素。有改善农产品品质的作用,并有利于贮存和运输。硅能调节作物的光合作用和蒸腾作用,提高光合效率,增强作物的抗旱、抗干热风和抗低温能力。

硅肥可增强作物对病虫害的抵抗力,减少病虫危害。作物吸收硅后,在体内形成硅化细胞,使茎叶表层细胞壁加厚,角质层增加,从而提高防虫抗病能力。硅肥可提高作物抗倒伏。由于作物的茎秆直,使抗倒伏能力提高80%左右。

硅肥可使作物体内通气性增强。作物体内含硅量增加,使作物导管刚性加强,促使通气性,不但可促进作物根系生长,还可预防根系的腐烂和早衰。

6、微孔硅钙保温材料微孔硅钙保温材料是一种优良的保温材料。它具有热容量小、机械强度高、导热系数低、不燃烧、无毒无味、可切割、运输方便等特点,可广泛用于冶金、电力、化工、船舶等各种热力设备及管道上。

3. 表面硅工艺

硅元素(Si元素)对钢材性能方面的影响

  硅元素(Si元素)是炼钢过程中重要的还原剂和脱氧剂:对于碳钢中的很多材质来说,都含有0.5%以下的Si,这些Si一般是由于炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂而带入的。

  硅元素(Si元素)能溶于铁素体和奥氏体中提高钢的硬度和强度,其作用仅次于磷,较锰、镍、铬、钨、钼、钒等元素强。但含硅量超过3%时,将显著降低钢的塑性和韧性。硅能提高钢的弹性极限、屈服强度和屈服比(σs/σb),以及疲劳强度和疲劳比(σ-1/σb)等。这是硅或硅锰钢可作为弹簧钢种的缘故。

  硅元素(Si元素)能降低钢的密度、热导率和电导率。能促使铁素体晶粒粗化,降低矫顽力。有减小晶体的各向异性倾向,使磁化容易,磁阻减小,可用来生产电工用钢,所以硅钢片的磁阻滞损耗较低。硅能提高铁素体的导磁率,使钢片在较弱磁场下有较高的磁感强度。但在强磁场下硅降低钢的磁感强度。硅因有强的脱氧力,从而减少了铁的磁时效作用。

  含硅元素(Si元素)的钢在氧化气氛中加热时,表面将形成一层SiO2薄膜,从而提高钢在高温时的抗氧化性。

  Si元素(硅元素)能促使铸钢中的柱状晶成长,降低塑性。硅钢若加热时冷却较快,由于热导率低,钢的内部和外部温差较大,因而断裂。

  硅元素(Si元素)能降低钢的焊接性能。因为与氧的结合能力硅比铁强,在焊接时容易生成低熔点的硅酸盐,增加熔渣和融化金属的流动性,引起喷溅现象,影响焊接质量。硅是良好的脱氧剂。用铝脱氧时酌情加一定量的硅,能显著提高率的脱氧性。硅在钢中本来就有一定的残存,这是由于炼铁炼钢时作为原料带入的。在沸腾钢中,硅限制在<0.07%,有意加入时,则在炼钢时加入硅铁合金。

4. 有机硅化学与工艺

有机硅产品的基本结构单元是由硅-氧链节构成的,侧链则通过硅原子与其他各种有机基团相连。因此,在有机硅产品的结构中既含有"有机基团",又含有"无机结构",这种特殊的组成和分子结构使它集有机物的特性与无机物的功能于一身。与其他高分子材料相比,有机硅产品的最突出性能是:

耐温特性

有机硅产品是以硅-氧(Si-O)键为主链结构的,C-C键的键能为82.6千卡/克分子,Si-O键的键能在有机硅中为121千卡/克分子,所以有机硅产品的热稳定性高,高温下(或辐射照射)分子的化学键不断裂、不分解。有机硅不但可耐高温,而且也耐低温,可在一个很宽的温度范围内使用。无论是化学性能还是物理机械性能,随温度的变化都很小。

耐候性

5. 硅生产工艺

首先将合格硅石用水清洗除去泥土等杂质,经破碎机破碎至20到100毫米。然后筛分,再水洗除去碎石、石粉等。

经称量后与石油焦按照一定比例混匀,将混匀后的合格料送至冶炼炉进行冶炼除杂。

硅液形成后通入空气增加透气性以进一步除杂,一部分硅液冷却后直接产出产品,一部分硅液送至特制硅包通氧进行精炼。

精炼后的硅液再送入精炼炉进一步精炼、加氧增压分离除杂,冷却后产出4氮级高纯工业硅产品,经精选、清洗,最后破锭包装入库

6. 氧化硅制备

二氧化硅制备高纯硅的反应方程式是:

1. SiO2+2C==Si+2CO

2. Si+2Cl2==SiCl4

3. SiCl4+2H2==Si+4HCl

第一步 是粗硅 含有未反应完全的杂质碳第二步 转化为SiCl4 沸点较低 50多度 容易转化为气体 从而起到和杂质碳分离的目的,

第三步 用还原剂把硅从化合态还原为纯净单质硅

7. 工业硅生产工艺及原理

颗粒硅是生产硅料的新工艺。整个光伏产业链,和硅有关的环节,从上到下依次为硅料—硅片—电池—组件,另外还有玻璃、胶膜、逆变器、支架等辅助器件;颗粒硅所处的,是上游的硅料环节。颗粒硅相比传统工艺,其生产耗电降低65%,投资强度降低30%(折旧更低),项目人员需求降低30%——概括起来就是,颗粒硅大幅降低了硅料的成本。

8. 硅氧化工艺

介孔氧化硅过高温水热法制备了具有超低介电常数的规则介孔氧化硅材料(OMSs).当合成温度达到200℃时,得到的产物仍可保持规则的介孔结构.X射线衍射和氮气吸附结果表明,OMSs系列材料具有规则的二维六方或体心立方介孔结构、大的比表面积和孔容及均一的孔径分布.29Si MAS NMR分析表明,OMSs与低温(100℃)合成产物相比具有更高的骨架缩合度,从而具有优异的水热稳定性.

9. 自对准硅化物工艺

多晶硅栅极的掺杂通常采用N型掺杂离子,例如磷离子。然而,对于PMOS晶体管,其多晶硅栅极亦采用N型掺杂离子掺杂会造成PMOS晶体管栅极的功函数漂移,从而进一步影响PMOS晶体管的阈值电压。

另一种减小栅极电阻的方法是在多晶硅栅极上形成导电率高的金属硅化物。金属硅化物通常是在源漏区自对准掺杂后形成的,即金属硅化物不仅形成在多晶硅栅极的表面,还会形成在源漏区的衬底表面。然而,形成在衬底表面的金属硅化物会损伤衬底表面, 从而使得器件漏电严重。